EP3838245A1 - Base module, medical system and method for operating the medical system - Google Patents
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- EP3838245A1 EP3838245A1 EP19216765.8A EP19216765A EP3838245A1 EP 3838245 A1 EP3838245 A1 EP 3838245A1 EP 19216765 A EP19216765 A EP 19216765A EP 3838245 A1 EP3838245 A1 EP 3838245A1
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Definitions
- the present invention relates to a basic module for a mobile medical system which is designed for autonomous and / or semi-autonomous locomotion.
- the present invention also relates to the medical system designed for the autonomous or semi-autonomous covering of distances and a method for operating such a mobile medical system.
- the medical system represents a platform of a general type that serves in particular as a basis for transporting imaging devices, medical alignment and / or loads, in particular in a clinical environment.
- the megatrend of electrification, automation and digitization is not only finding its way into industry (keyword: Industry 4.0), but is also reflected in the further development of medical processes, clinical procedures and medical devices, especially imaging facilities. This development is generally referred to by the keywords Digital Hospital or Hospital 2.0.
- mobile medical systems for example mobile imaging systems
- mobile imaging systems which are designed to cover paths or distances, for example within a hospital, autonomously or partially autonomously.
- mobile medical systems for example mobile imaging systems
- an autonomously or partially autonomously movable or displaceable imaging system is known.
- DE 10 2011 083 876 B4 discloses, for example, a stationary imaging system that includes a highly mobile x-ray system.
- DE 10 2014 115 901 A1 describes a floor platform for operating tables which comprises an interface for fastening a patient support unit for supporting a patient and an omnidirectional, electric drive unit.
- the drive unit is designed in such a way that the floor platform can be moved and rotated in any direction within a predetermined plane solely by the drive unit.
- an operating unit for controlling the drive unit is provided, this comprising a manual actuating element.
- the operating unit also has a control unit which, as a function of the actuation of the actuating element, determines control signals for the drive unit and transmits them to the drive unit.
- the drive unit moves the floor platform on the basis of the control signals.
- the drive unit of the medical system described comprises several independently controllable driven wheels, the control unit controlling the direction of movement of the floor platform through the individual control of the driven wheels.
- the medical system of DE 10 2014 115 901 A1 is very complex and expensive to implement, as it has eight complex Mecanum wheels.
- a Mecanum wheel is an all-side wheel (also: omnidirectional wheel) in which the running surface of the main wheel is formed by rollers, the axes of which are arranged at an angle with respect to the tangential direction of the main wheel. Since several Mecanum wheels are installed, the medical system is prone to failure and an increased need for maintenance can usually be assumed. In addition, the medical system cannot be used universally, but is only designed to attach a patient support unit.
- a mobile medical system which has two different drive mechanisms.
- a so-called precision drive fine movement mechanism
- coarse drive fine movement mechanism
- coarse drive gross movement mechanism
- belt drive is proposed as an alternative type of drive to the multiple driven wheels.
- the use of two differently designed drive systems in a mobile medical system is complex, expensive and, as a rule, prone to failure and thus entails an increased need for maintenance.
- the proposed medical system cannot be used universally, but is only provided for a mobile imaging device.
- this object is achieved by a base module with the features of claim 1, by a medical system with the features of claim 11 and a method for operating the medical system with the features of claim 15.
- a basic module for a mobile medical system which is designed to cover distances autonomously or semi-autonomously, comprises a chassis having a plurality of rolling bodies.
- the rolling bodies are rotatably mounted about axes of rotation and adjustable in the vertical direction by means of adjusting devices such that each rolling body is between a first position in which the respective rolling body is in contact with a floor surface and a second position in which the respective rolling body is spaced from the floor surface is movable.
- the present invention provides an alternative, comparatively simply structured and modularly designed construction kit solution for an autonomously or partially autonomously (also: semi-autonomously) movable or displaceable medical system.
- the above-mentioned basic module is used for locomotion of the modular medical system. Due to the adjustability of the rolling bodies in the vertical direction, various driving maneuvers, in particular in a confined space, can be carried out in a simple manner. Rolling bodies that would hinder or impair the performance of the respective driving maneuver are automatically drawn in accordingly so that they no longer have any contact with the ground surface. In this way, mechanically complex components, such as omnidirectional wheels or Mecanum wheels, can be dispensed with.
- the medical system according to the invention can be used, for example, as a mobile platform for imaging devices, such as C-arm x-ray devices, computer tomographs, ultrasound devices, and / or for medical equipment, patient beds or the like.
- the medical system can represent a cost-efficient variant of a mobile platform for medical containers or the like, which can be equipped in a modular and demand-oriented manner, i.e. depending on the current use.
- the medical system can therefore be used in many ways.
- the medical system is primarily intended for use in a clinical environment (hospital, medical center, practice, etc.) and can be used for a wide variety of applications in terms of the modular construction principle, for example for imaging devices such as C-arms, computer tomographs or ultrasound devices, and / or for medical equipment, patient beds or the like.
- the medical system is used, for example, as a mobile trolley.
- the medical system represents a movable or movable platform, or a platform that can be shifted with regard to its location, in order to autonomously handle arrangements with a larger mass (in particular imaging modalities, but also other types of heavy mobile clinical tables, cabinets or storage containers) or to move at least partially autonomously between at least two locations.
- At least two axes of rotation of the rolling bodies are arranged in relation to one another in an arrangement which deviates from a parallel or anti-parallel arrangement.
- the chassis of the base module has rolling bodies with at least two different axes of rotation which are oriented to one another at an angle that is different from zero.
- At least two axes of rotation of the rolling bodies are arranged at an obtuse, in particular right, angle to one another.
- the chassis of the base module has, in particular, differently oriented rolling bodies which are used, for example, to move the medical system forwards or backwards and to move the medical system sideways.
- the axes of rotation of the rolling bodies of the chassis form at least one circumferential, in particular rectangular or square, arrangement. Such arrangements are mechanically very stable.
- the rolling bodies are each mounted in pairs so that they can rotate about the axes of rotation.
- at least two rolling bodies are arranged concentrically around each axis of rotation in order to improve the stability of the chassis. In this way, sufficient stability is also ensured if, for example, a rolling element has to be drawn in to carry out a certain driving maneuver and thus no longer has any contact with the ground surface.
- the adjustment device is designed as an adjustable shock absorber, in particular a gas pressure shock absorber.
- the rolling bodies are designed to be essentially cylindrical.
- the rolling bodies have, for example, an essentially constant diameter.
- the rolling elements have a crown in embodiments, in particular such that the diameter of the rolling element tapers at the end.
- the base module has a vibration sensor system for detecting vibrations, in particular vibrations that occur while driving.
- the vibration sensor system has, for example, suitably designed acceleration sensors for detecting the vibrations.
- the base module has an acceleration sensor system for detecting accelerations, in particular collisions.
- the acceleration sensor system has, for example, suitably designed acceleration sensors, in particular for detecting collisions with moving or stationary objects.
- the autonomous or at least partially autonomous movement is realized in that the medical system represents a carrier platform for several interconnectable modules (also: modular modules).
- the medical system includes in Refinements of a drive module which is implemented by the basic module described above.
- the base module is used at least predominantly for the purely mechanical movement of the medical system and comprises a relatively simple and robust mechanism which enables movement of the medical system on unrolling bodies of simple design.
- the medical system also has the environment detection module, which in embodiments includes several transmitters / sensors and, for example, further, different types of sensor elements (e.g. video / camera, LIDAR, near-field radar, wide-field radar, etc.) and are designed to detect the environment of the medical system.
- the environment detection module includes several transmitters / sensors and, for example, further, different types of sensor elements (e.g. video / camera, LIDAR, near-field radar, wide-field radar, etc.) and are designed to detect the environment of the medical system.
- the medical system also has the control module, which is provided to internally process and / or qualify information from the environment detection module.
- the control module generates travel control commands as a function of this information, for example, which it forwards to the base module for controlling the movement of the medical system.
- the medical system optionally includes an energy storage module in embodiments, which provides the power and voltage supply for the aforementioned modular modules.
- the base module, the environment detection module, the optionally provided energy storage module and the control module are collectively referred to below as modules (also: modular module) of the medical system.
- modules are designed to be capable of intercommunication and networks.
- the modules are provided, for example, with suitable interfaces that are used for wireless or wired communication, in particular in Real time, are trained.
- the interfaces include, for example, an internal bus system that is implemented in particular by an Ethernet, a CAN bus or by another field bus system suitable for medical applications.
- the Ethernet, the CAN bus and / or the field bus system is real-time capable, so that the modules can communicate with one another in real time.
- the modules have one or more microchips, processors, controllers and / or other electronic components that are designed to carry out digital operations.
- the modules also have memories, in particular non-volatile memories, and main memories, in particular volatile main memories.
- Operating systems (OS) and / or further software packages, in particular in the respective non-volatile memories, are installed in configurations on all modules 10, 20, 30, 40.
- the modules are capable of self-diagnosis and are set up, for example, to store states relating to their mode of operation and, in particular, to transmit them to an evaluation unit or base station of an external network as part of remote diagnosis / remote maintenance.
- the external network is, for example, a wired network or a wireless network or has both wired subnetworks and wireless subnetworks.
- the internal network or bus system has, for example, an access port set up for remote diagnosis and / or remote maintenance to a cloud application.
- the medical system is supplied with energy by means of the energy storage module already mentioned above.
- the control module is preferably designed to control the movement of the base module, taking into account the energy or charge state of the energy storage module.
- control module has a user interface and is used for voice control and / or gesture control educated.
- the user interface preferably has appropriately designed detection devices, such as microphones, optical sensors and / or cameras.
- Software for speech recognition and / or gesture recognition is preferably implemented in the control module.
- the medical system is designed to carry and move an imaging device, medical equipment, a patient bed and / or other loads.
- Such components can, for example, be releasably attached or permanently installed on a carrier platform of the medical system.
- the control module for controlling the locomotion generates travel control commands and transmits these to the base module for execution.
- the execution of at least one of the travel control commands by the base module includes the adjustment of at least one of the rolling bodies in the vertical direction.
- roll-off bodies that would hinder the implementation of the corresponding driving maneuver can be adjusted in the vertical direction in such a way that they no longer have any contact with the floor surface on which the medical system is moving.
- the adjustment of the respective rolling bodies in the vertical direction is preferably carried out automatically as a function of the driving maneuver to be carried out.
- the driving control commands are generated as a function of data from a vibration sensor system, which are particularly indicative of vibrations that occur while driving.
- the data from the vibration sensor system thus represent an indicator for shocks and vibrations and / or contain information about vibrations occurring while driving. In particular, this allows conclusions to be drawn about the nature of the floor surface on which the medical system is moving.
- the driving control commands are generated as a function of data from an acceleration sensor system, which are in particular indicative of accelerations occurring while driving.
- the data from the acceleration sensor system represent, for example, an indicator of any collisions that may have occurred with moving or immobile objects and can in particular be used to implement an automatic emergency stop of the medical system.
- the driving control commands are generated as a function of qualified environmental data, which are particularly indicative of the surroundings of the medical system.
- the qualified environmental data represent, for example, an indicator for objects present in the immediate and / or immediate surroundings of the medical system.
- the consideration of the qualified environmental data is decisive for route planning and enables in particular the autonomous or semi-autonomous planning and covering of routes, in particular within a clinical environment or a field environment.
- the driving control commands are generated as a function of diagnostic protocols of a battery management system, which are in particular indicative of a state of charge and / or an availability state of an energy store.
- diagnostic protocols can in particular be used to assess the operational capability of the medical system in advance.
- Figure 1 shows schematically a mobile medical system 1 designed for autonomous or at least partially autonomous covering of distances in a schematic representation.
- the medical system 1 has a modular structure and comprises an in Figure 1 Carrier platform 3 shown in dashed lines for several network and communication-capable modules 10, 20, 30, 40, which are used for the mutual exchange of data with are designed according to wired or wireless interfaces.
- the carrier platform 3 represents the basis for a modular concept in which, for example, several different modules 10, 20, 30, 40 are arranged and interconnected in an interior area of the carrier platform 3 so that they can functionally communicate with one another.
- Figure 1 shows only a non-restrictive embodiment of this construction kit or module concept, ie the number and type of modules 10, 20, 30, 40 with which the carrier platform 3 is equipped, is generally "on demand", ie needs-based depending on the desired area of application , customized.
- the modules 10, 20, 30, 40 are in particular a base module 10, an environment detection module 20, an optionally optionally provided energy storage module 30 and a control module 40.
- the base module 10 with a chassis 12 and an, for example electric, drive 14 is located near the floor.
- the chassis 12 comprises a plurality of motor-driven or drivable drive means 16, which are designed as essentially cylindrical or barrel-shaped rolling bodies 18.
- the diameter of the rolling body 18 is not constant in advantageous embodiments, but rather has a crown such that the diameter decreases at least slightly in the direction of the axial ends of the respective rolling body 18.
- the rolling elements 18 are provided, for example, with a rubber, linoleum or plastic surface.
- Linoleum is advantageously antistatic, slightly fungicidal and bacteriostatic, ie it inhibits any bacterial growth.
- the cause is the permanent emission of small amounts of different aldehydes from the so-called linseed oil oxidation in air or from the oxidation reaction in the manufacturing process. For this reason, linoleum is often used as a floor covering in buildings with increased hygiene requirements, such as hospitals or medical practices.
- the barrel-shaped rolling bodies 18 can have a stainless steel construction in configurations which is designed to accommodate a roller, for example made of solid rubber.
- the stainless steel construction is designed so that plastic rollers can be used in these.
- the plastic rollers have, for example, a thermoplastic polyurethane tread. This facilitates the mobility or the displaceability of the carrier platform 3 or the medical system 1.
- the drive means 16 are arranged in a comparatively simple drive mechanism which enables movement on the rolling elements 18.
- Corners and edges of the rolling elements 18 are advantageously rounded in configurations.
- the simple geometric shape of the essentially barrel-shaped or cylindrical rolling elements 18 enables simple cleaning, in particular by means of common disinfecting chemicals.
- the carrier platform 3 is designed, for example, to carry an imaging device 100 (also: imaging modality), further medical equipment 102 and / or additional medical loads 104 and / or further receptacles or containers. These components can be fastened to the carrier platform 3, for example, by means of tensioning and / or clip quick-release fasteners.
- the medical system 1 can, for example be used to transport containers, in particular to transport surgical and / or surgical products or aids that are contaminated with body fluids.
- the containers can be releasably fastened to the carrier platform 3, for example, by means of quick-release fasteners and / or clip fasteners.
- the mobile medical system 1 further comprises the environment detection module 20 for detecting the environment, in particular the stationary environment and of stationary and / or moving objects in the environment of the medical system 1.
- the environment detection module 20 is also used to plan the route.
- the optional energy storage module 30 is used to supply the modules 10, 20, 30, 40 with energy, in particular electrical energy, and the control module 40 for controlling and / or regulating the locomotion, taking into account the environment of the medical system 1 and the, in particular, sensor-detected environment Energy or charge state of the energy storage module 30.
- the modules 10, 20, 30, 40 are designed to be capable of intercommunication and networks.
- the modules 10, 20, 30, 40 are provided with suitable interfaces which are designed for wireless or wired communication, in particular in real time.
- These interfaces include, for example, an internal bus system BS, which is implemented in particular by an Ethernet, a CAN bus or by another field bus system suitable for medical applications.
- the Ethernet, the CAN bus and / or the field bus system is real-time capable, so that the modules 10, 20, 30, 40 can communicate with one another in real time.
- the modules 10, 20, 30, 40 have one or more microchips, processors, controllers and / or other electronic components that are designed to carry out digital data operations.
- the modules 10, 20, 30, 40 also have memories, in particular non-volatile memories, and RAM, especially volatile RAM.
- Operating systems (OS) and / or further software packages, in particular in the respective non-volatile memory, are installed in configurations on all modules 10, 20, 30, 40.
- the modules 10, 20, 30, 40 are designed in configurations to exchange protocols, that is to say in particular to send and / or receive them.
- the modules 10, 20, 30, 40 are configured as electronic control devices or comprise one or more electronic control devices.
- the control devices are embedded in modules 10, 20, 30, 40, for example.
- the modules 10, 20, 30, 40 communicate with one another by means of a secure, real-time capable bus system BS, which supports diagnostic protocols and is also set up for wired or wireless communication with a further external network.
- BS secure, real-time capable bus system
- the modules 10, 20, 30, 40 are, for example, capable of self-diagnosis and are thus set up to store states about their mode of operation (for example error codes or error memory entries) in the respective memory or in an internal module error memory or in a memory area provided for storing errors.
- states about their mode of operation for example error codes or error memory entries
- the error codes or error memory entries can be read out via diagnostic programs or so-called diagnostic services, in particular by means of a so-called diagnostic scan tool.
- a so-called “P-code” tool can be used, which is used, for example, in the context of on-board diagnostics (OBD) in the automotive industry.
- the error codes or error memory entries are made with the help of an external evaluation unit, such as a laptop or Notebook, readable.
- the error codes or error memory entries can, for example, as a response to an external trigger that is transmitted to the respective module 10, 20, 30, 40 as part of a remote diagnosis and / or remote maintenance, to the external evaluation unit or to a base station that is in an external network is arranged, can be transmitted wirelessly or wired.
- the external trigger is, for example, a so-called diagnostic job that is sent by the external evaluation unit, in particular by a notebook or a diagnostic scan tool or the like, and is executed in the internal network of the medical system 1 or the modules 10, 20, 30, 40 becomes.
- the external network is implemented as a wireless network, for example.
- At least some of the intercommunication and network-capable modules 10, 20, 30, 40 are thus designed to communicate protocols not only over the internal network or the internal bus system, in particular in real time, but are also designed in such a way that protocols on the external network can be sent and received from there.
- the modules 10, 20, 30, 40 or the internal network or bus system BS have at least appropriately designed wireless or wired external interfaces ES.
- OTA over-the-air
- the internal network or bus system BS has, for example, at least one access port set up for remote diagnosis and / or remote maintenance to a cloud application.
- This enables in particular a comparison of internal status data, for example, actual data of the modular medical system 1 or of the modules 10, 20, 30, 40 "on board", with external standard data.
- the external standard data can be target data, for example, which are stored in particular in the external network of a hospital or a similar medical facility.
- status data of the imaging device 100 can be called up from a control center without having to send one or more service technicians into the immediate vicinity of the imaging device 100, which is time-consuming and costly.
- this also brings advantages with regard to the hygiene standards to be observed in a clinical environment.
- the base module 10 is essential for the mechanical movement of the medical system 1 or the carrier platform 3. It has no omnidirectional wheels, in particular no Mecanum wheels.
- the chassis 12 of the base module 10 has a comparatively simple mechanism which enables the medical system 1 to move on structurally simple, rolling rolling elements 18.
- the base module 10 has a vibration sensor system 11 which is designed to detect vibrations that arise when the medical system 1 is in motion.
- the vibration sensor system 11 comprises, for example, an acceleration sensor.
- the vibration sensor system 11 of the base module 10 is designed to detect vibrations that occur during a journey. Based on the recorded vibrations, conclusions can be drawn drawn on the condition of the road or the roadway.
- the chassis 12 of the base module 10 is controlled in the operation of the medical system 1 by the control module 40 by means of suitable travel control commands FB depending on the detected vibrations, for example in such a way that when leaving a flat surface or a flat floor surface B, the base module 10 automatically pauses or stops driving. In this way, for example, damage to the underside of the carrier platform 3 and / or the base module 10 due to an uneven surface structure can be avoided.
- the base module 10 forwards, for example, the data VD from the vibration sensor system 11 to the environment detection module 20 via the aforementioned bus communication.
- the data VD originating from the vibration sensor system 11 are passed on directly to the control module 40 by means of the internal bus system BS.
- the base module 10 has, for example, an acceleration sensor system 13 which is designed in particular to detect accelerations that occur while driving.
- this acceleration sensor system 13 comprises at least one acceleration sensor which, in particular, has a different structural shape than the acceleration sensor of the aforementioned vibration sensor system 11.
- the acceleration sensor system 13 of the base module 10 is designed in particular to detect when a journey stops or starts abruptly. This can be used as a measure of any collisions between the medical system 1 and other moving or immobile objects, such as people, objects, walls, walls or the like.
- the base module 10 is designed to forward the data BD from the acceleration sensor system 13 to the environment detection module 20 via the aforementioned bus communication.
- the base module 10 is designed to forward the data recorded by the acceleration sensor system 13 directly internally to the control module 40 by means of bus communication.
- the base module 10 has a discrete electrical diagnostic line Diag A , via which diagnostic protocols, in particular status monitoring of the base module 10, detected collisions, bad road detection or the like, can be passed on to the control module 40.
- no discrete diagnosis line is provided.
- the diagnostic protocols are sent and received, for example, via the bus communication described above, that is to say via the bus system BS.
- FIG. 2 schematically illustrates the structure and the procedural interaction of the modules 10, 20, 30, 40 of the medical system 1.
- the base module 10 of the illustrated medical system 1 has a discrete diagnosis line Diag A.
- the poor road identification implemented via the acceleration sensor system 13 and / or via the vibration sensor system 11 is transmitted from the base module 10 as qualified raw data QRD by means of bus communication to the environment detection module 20 and further qualified there.
- the chassis 12 of the base module 10 comprises a plurality of independently controllable and / or drivable roller or barrel-shaped rolling elements 18 on which the mobile medical System 1 can move.
- the rolling elements 18 can be driven, for example, by means of an electric drive 14 in such a way that the drive axis of the electric drive 14 corresponds to the axis of rotation R of the respectively coupled rolling element 18. In this way, rolling bodies 18 with direct drive are implemented in configurations.
- FIGs 3, 4 and 5 illustrate by way of example running gears 12, each with eight roll bodies 18 that can be controlled and driven independently of one another.
- Figures 3 and 4 show, by way of example, a medical system 1 with an imaging device 100 designed as a computer tomograph (CT) and having a mobile gantry 101, in a perspective illustration.
- the rolling bodies 18 are each arranged in pairs along axes of rotation R in such a way that when the medical system 1 moves, they rotate while making contact with the ground and roll in a statically stable manner on the floor without tilting to the side.
- rollers shown represent the aforementioned barrel-shaped rolling elements 18 as an example.
- Each rolling element 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H can be driven and controlled individually.
- Each rolling body 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H has, for example, in its geometrical interior an electrical drive 14 which is non-rotatably connected to the base module 10 and is designed to provide a drive torque.
- the electric drive 14 can rotate in the opposite direction as well as, with appropriate control, in a clockwise direction.
- the rolling bodies 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H can rotate forwards and backwards.
- the rolling bodies 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H are each aligned in pairs along a respective axis of rotation R, so that four different axes of rotation R are formed.
- the axes of rotation R are, for example, arranged at right angles to one another, in particular in a rectangle or in a square, the axes of rotation R running parallel to side surfaces of the base module 10 or the carrier platform 3, for example.
- the chassis 12 accordingly comprises four travel axes for moving the medical system 1 forwards, backwards, to the right and to the left.
- the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H have in particular in the in Figure 3
- the embodiment shown does not have a constant diameter, but is curved so that only one contact point with a bottom surface B is formed, which is, for example, located in the center of the respective rolling body 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H .
- a crown is in the rolling or.
- Storage technology a targeted barrel-like, for example central thickening of a roller or a rolling body.
- cylindrical, non-cambered rolling bodies 18 form contact lines with the floor surface B on which the medical system 1 moves. This results in increased rolling friction.
- Curved rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H have less rolling friction and bring about an improved static determination with regard to the stability of the base module 10.
- Figure 4 shows an example of an embodiment with cylindrical rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H without a crown.
- FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the mobile medical system 1, which carries a patient bed 103 as medical equipment 102.
- the basic module 10 with the independently controllable and drivable rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H corresponds essentially the one already referring to Figures 3 and 4 described execution.
- the base module 10 has a hygiene apron 17 running around the area close to the floor.
- the above-mentioned drive concept with eight independently controllable and drivable rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H is therefore equally suitable for an imaging device 100, in particular a mobile C-arm or a computer tomograph with gantry 101, or a patient bed 103.
- the medical system 1 can be moved as follows: If, for example, the rolling bodies 18A, 18B and / or the rolling bodies 18E, 18F (cf. in particular Figures 3 and 4 ) set in a rotary movement, the base module 10 moves in one direction, forwards or backwards - depending on the control of the electrical drives 14, which are located, for example, in the interior of the rolling bodies 18A, 18B, 18E, 18F. If, on the other hand, the rolling bodies 18G, 18H and / or the rolling bodies 18C, 18D are driven (cf. in particular Figures 3 and 4 ), the base module 10 moves in a lateral direction, corresponding to the activation of the electric drives 14.
- the base module 10 swivels to the left. If, on the other hand, only the two rollers 18A and 18F are driven (cf. in particular Figures 3 and 4 ), the base module 10 swivels to the right.
- the base module 10 with the rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H which can be driven and controlled independently of one another, can move in a particularly simple manner.
- no complex omnidirectional gears and, in particular, no complex Mecanum gears are required for this.
- one or more rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H is / are driven by an electric drive 14 via a transmission. In this way, an indirect drive is implemented.
- the rolling elements 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H are retractable and extendable in the vertical direction.
- the rolling bodies 18A, 18B and / or the rolling bodies 18E, 18F are driven, for example. So that this driving maneuver is not adversely affected by the unneeded rolling bodies 18C, 18D, 18G, 18H, these rolling bodies 18C, 18V, 18G, 18H are retracted.
- an adjustment device 15, in particular a mechatronic adjustment device 15, is provided, which is designed to adjust the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H individually in the vertical direction V.
- the adjusting device 15 has, for example, a frame and an actuator.
- the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H are typically resiliently mounted, so that the spring deflection when the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H are retracted shortened in the vertical direction V.
- the adjustment device 15 is, for example, an adjustable shock absorber which is designed as a spring travel adjuster.
- the adjustment device 15 is designed, for example, for the electrical, hydraulic or pneumatic adjustment of the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H.
- the adjusting device 15 is realized by a controllable gas pressure shock absorber.
- the rolling element 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H can be moved between a first position in which the rolling element 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H has contact with the floor surface B, and a second position in which the rolling body 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H is spaced from the floor surface B in the vertical direction V, are moved.
- each of the independently controllable rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H can be adjusted in the vertical direction via an adjustment device 15.
- each rolling body 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H can be in operative connection with the base module 10 via a separate, adjustable shock absorber.
- the environment detection module 20 (also: sensor base) comprises an environment sensor system 21 with several transmitters and / or sensors and / or further sensors.
- the environment sensor system 21 is designed to detect the environment of the medical system 1.
- the environment detection module 20 has environment sensors that can detect the environment, which changes dynamically while driving.
- the environmental sensors of the environmental sensor system 21 can have different designs and are designed, for example, as near-field radar sensors, far-field radar sensors, LIDAR (light detection and ranging) sensors or laser-scanning sensor elements, preferably in combination with a video and / or camera sensor system.
- ultrasound sensors for example, are alternatively or additionally provided, which are arranged on the environment detection module 20 or are at least electrically connected to the environment detection module 20.
- the environment sensor system 21 of the environment detection module 20 is able, through the interaction of several such sensors and / or sensor elements, to detect both dynamically moving and stationary people and objects as environmental information or raw data RD.
- These raw data RD (see in particular Figure 2 ) are passed on internally to the environment detection module 20 or further processed there.
- an operating system (OS) is operated within the environment detection module 20.
- the operating system enables image recognition software to run within the environment detection module 20, for example. This image recognition software is used to qualify the raw data, ie the dynamic and stationary detection of objects, in particular of people and objects, in the vicinity of the medical system 1 results in the actual detection of People and objects.
- the recognized people and objects can then be passed on to the control module 40 as qualified environment data QUD, in particular in such a way that a virtual image of the environment can be created in the control module 40, with the aim of collision-free route planning for the route and the direction of travel of the medical System 1 to provide.
- the medical system 1 has configurations (cf. in particular Figure 2 ) a discrete electrical diagnosis line Diag s , via which diagnosis protocols (eg error pattern detection, collision detection) can be transmitted to the control module 40 (also: control base).
- diagnosis protocols eg error pattern detection, collision detection
- the diagnostic protocols are, for example, based on the one described above Bus communication, i.e. via the bus system BS, sent and received.
- FIG. 6 shows a possible embodiment of a medical system 1 with an environment detection module 20 having an environment sensor system 21.
- the environment sensor system 21 comprises cameras 22 which are directed forward in the direction of travel and have an essentially conical detection area EK.
- the environment sensor system 21 further comprises near-field radar sensors 23 and far-field radar sensors 24, which are directed forward in the direction of travel and rearward counter to the direction of travel.
- the near-field radar sensors 23 have essentially conical detection areas EN.
- the far-field radar sensors 24 have essentially conical detection areas EF with a greater range.
- the near-field radar sensors 23 are, for example, 24 GHz radar sensors.
- the far-field radar sensors 24 are, for example, 77 GHz radar sensors.
- The, in particular optionally provided, energy storage module 30 (also: supply base) is in one possible embodiment in Figure 7 shown.
- the energy storage module 30 is used in particular to ensure the autonomy or self-sufficiency of stationary supply networks.
- the energy storage module 30 provides the power and voltage supply for the modules 10, 20, 30 and for this purpose has several energy cells 31 for storing electrical energy.
- the energy storage module 30 is connected to the power supply with the modules 10, 20, 30 and the optionally available imaging device 100 via electrical lines L.
- the energy cells 31 are designed, for example, as batteries or accumulators and also have an internal control and regulation system, a so-called Battery or accumulator management system BMS.
- the battery management system BMS is designed in particular to monitor the state-of-charge (SOC) and the availability state (English: state-of-health, SOH) of the energy cells 31, preferably in real time, so that internal and current information about a remaining running time of the energy storage module 30 is always available.
- SOC state-of-charge
- SOH availability state-of-health
- the state of charge can, as in particular in Figure 2 are used in a method for operating the medical system 1 to transmit real-time information about the remaining capacity of the energy cells 31 of the energy storage module 30 to the control module 40.
- the communication of the energy storage module 30 with the control module 40 takes place via a dedicated or discrete diagnosis line Diag E or via the bus communication already described, which is provided by the bus system BS.
- the availability state is a measure of the ability of the energy cells 31 “on board” to deliver their specified output. This is particularly important for assessing the readiness of emergency power devices and an indicator of whether maintenance measures, in particular within the scope of the aforementioned predictive maintenance, are required.
- the battery management system BMS is designed in embodiments to implement a method for cell protection. This cell protection is used to comply with the design limits of the energy cells 31. Operating an energy cell 31 outside the specified design limits generally leads to failure of the corresponding energy cell 31 and thus to additional costs for a required battery change.
- the energy storage module 30 has further communication interfaces which enable a user or the control module 40 to access, in particular to change control parameters of the battery management system BMS or to carry out a diagnosis or a test of the energy storage module 30.
- Diagnostic protocols can be passed on to control module 40 during operation of medical system 1 via the discrete electrical diagnostic line Diag E. In alternative configurations to this, no discrete diagnosis line is provided. In this case, the diagnostic protocols are sent and received, for example, via the bus communication described above or via the internal bus system BS.
- the energy storage module 30 comprises, for example, energy cells 31 which are designed as nickel-metal hydride (NiMH) batteries.
- the energy cells 31 are designed, for example, as AGM batteries, as lithium-ion batteries (LiB) or as lithium-polymer accumulators (LiPo).
- the energy cells 31 are arranged, for example, in parallel and series connection and advantageously divided into cell packets or modules and submodules.
- the energy storage module 30 comprises a fuel cell, in particular a fuel cell that can be operated with methanol, butane or the like.
- a control and / or an energy management system of the fuel cell is preferably implemented in these configurations of the energy storage module 30.
- Such an energy storage module 30 is designed, in particular, to be energy self-sufficient in a field environment such as a field hospital in a war or disaster area. In these cases, energy self-sufficiency can offer decisive advantages with regard to the availability of the medical system 1.
- the energy storage module 30 has, in addition to the battery management system BMS, alternatives to commercially available accumulators or batteries with a high energy density.
- the energy storage module 30 has a lithium-air battery as an energy store.
- Such energy storage devices can have an energy density that is 5 to 10 times higher than that of conventional lithium-ion batteries.
- the energy storage module 30 has, for example, a silicon-based accumulator which comprises anodes made of pure silicon. Compared to the common lithium-ion technology, such an energy storage device can have an energy density that is ten times higher, for example.
- the energy storage module 30 has, for example, so-called lithium iron phosphate batteries (LiFeP batteries) or lithium titanate batteries (Li-Ti batteries). Since the titanate cannot react with oxides from the negative electrode, thermal runaway of the battery can be prevented with such a design, possibly even if mechanical damage is present.
- a lithium titanate battery can advantageously be operated at low temperatures, for example in a temperature range from -40 ° C to +55 ° C.
- the energy storage module 30 comprises a so-called redox flow battery (RFB), for example in the form of a vanadium redox accumulator, a sodium bromide redox accumulator or a zinc-bromine accumulator, as an energy store.
- RFB redox flow battery
- the energy storage module 30 comprises a so-called solid-state battery (also: solid-state accumulator) as an energy store.
- solid-state battery also: solid-state accumulator
- Such designs have increased safety, since in solid batteries of this type both electrodes and the electrolyte are made of solid material.
- Such a solid-state battery is particularly in comparison to conventional lithium-ion accumulators only relatively flame retardant.
- the flammability of the energy store used can play an important role.
- the control module 40 (also: control module, control basis) is designed to internally process and / or qualify data or information from the environment detection module 20, to convert them into travel control commands FB and to pass them on to the base module 10.
- the control module 40 is also for the acquisition, processing and realization of user interactions as well as for system monitoring, calibration, interconnectivity with clinical IT systems, such as a hospital information system (HIS), a laboratory information system (LIS) or a so-called picture archiving or Communication System (PACS) and data security monitoring responsible.
- HIS hospital information system
- LIS laboratory information system
- PACS picture archiving or Communication System
- control module 40 has a user interface 41 that includes, for example, input devices such as a touchscreen, a keyboard or a device that is designed to record and recognize gestures by the user and / or voice commands.
- input devices such as a touchscreen, a keyboard or a device that is designed to record and recognize gestures by the user and / or voice commands.
- the control module 40 is designed, for example, to implement the following functions: function example User interactions Motorized support of movements Voice and gesture controls System monitoring Predictive maintenance Condition monitoring, self-diagnosis and error display calibration (Semi-) autonomous in-situ calibration routines (e.g. localization and navigation tasks, wear detection) Data security monitoring Data security, data integrity (e.g. checksums) Data protection (e.g. PKI methods)
- the control module 40 comprises high-performance regulation and control electronics in order to enable the partially autonomous or autonomous operation of the medical system 1 or the carrier platform 3.
- An operating system (OS) is installed within the control module 40 in configurations, such as, for example, also in the other modules 10, 20, 30.
- the operating system of the control module 40 enables the installation of further software.
- route planning or navigation software is implemented within the control module 40.
- the route planning or navigation in a method for operating the medical system 1 takes place as a function of the qualified environment data QUD, in particular as a function of the persons and objects detected and recognized by sensors, for example in such a way that a virtual image of the environment is created in the control module 40.
- the purpose of the virtual image of the environment is to provide collision-free route planning for the route and the direction of travel of the mobile medical system 1 or the carrier platform 3.
- control module 40 transmits travel control commands FB to the base module 10 for controlling the drive means 16, for example as a function of the virtual image of the environment.
- the control module 40 is designed to: to regulate the movement of the medical system 1 and in particular to take into account the environment and / or the energy state of the energy storage module 30, which is determined, for example, as mentioned above by the battery management system BMS of the energy storage module 30 and made available to the control module 40 via the bus system BS.
- Some exemplary travel control commands FB may relate to a forward, backward, left pan (45 degrees), right pan (45 degrees), starboard (left direction), port (right direction) movement.
- control module 40 has what is known as voice assistance functionality and, in particular, software designed for this purpose, as well as a user interface 41 that is designed to capture human speech.
- user interface 41 has, for example, microphones or the like.
- the speech recognition software is designed to recognize at least one language.
- voice assistance software By means of such voice assistance software, it is possible for people, such as doctors, clinic staff, medical-technical assistants (MTA), to issue voice commands which the voice assistance function can detect and recognize as such.
- the voice commands can, for example, be identical to the aforementioned travel control commands FB and consist, for example, of words such as "forward”, “left swivel 45" (degrees), “right swivel 45” (degrees), “backwards", “left” (starboard), pronounced “right” (port) aloud.
- the execution of one of the driving control commands FB by the base module 10 includes, for example, the adjustment of at least one of the rolling bodies 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H in the vertical direction V so that the corresponding driving maneuver can be carried out.
- the voice commands or spoken commands are processed within the control module 40 with priority over the drive control commands FB generated internally using the virtual image, so that as a result the user (MTA, doctor, clinic staff) can see the movement of the medical system 1 in Can control refinements completely on the basis of spoken commands, instead of having to rely on the travel control commands FB generated by the control module 40.
- control via spoken commands can be viewed as “partially autonomous” operation of the medical system 1.
- the control module 40 advantageously has a control device gateway, i.e. a qualified data and / or communication interface for network communication between the internal bus system BS and an external network, for example a wireless network or a "cloud".
- a control device gateway i.e. a qualified data and / or communication interface for network communication between the internal bus system BS and an external network, for example a wireless network or a "cloud”.
- an external network for example a wireless network or a "cloud”.
- over-the-air updates of individual software packages can be downloaded from the external network.
- the importing of future software updates can be offered as a service in an advantageous manner.
- the invention also relates to the advantageous technical interaction and control method of the aforementioned modules 10, 20, 30, 40.
- the medical system 1 comprises the base module 10, the environment detection module 20 and the control module 40, optionally also the energy storage module 30, in order to be autonomous or at least partially to enable autonomous movement of the medical system 1 from one location (for example a hospital, a medical center, a practice, a field hospital, etc.) to a further / next location that is different from the first location.
- one location for example a hospital, a medical center, a practice, a field hospital, etc.
Abstract
Ein Basismodul (10) für ein mobiles medizinisches System (1), welches dazu ausgebildet ist, Wegstrecken autonom oder semiautonom zurückzulegen, umfasst ein mehrere Abrollkörper (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) aufweisendes Fahrwerk (12). Die Abrollkörper (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) sind um Rotationsachsen (R) drehbar gelagert und mittels Verstelleinrichtungen (15) in vertikaler Richtung (V) derart verstellbar, dass jeder Abrollkörper (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) zwischen einer ersten Position, in der der jeweilige Abrollkörper (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) in Kontakt zu einer Bodenfläche (B) steht, und einer zweiten Position, in der der jeweilige Abrollkörper (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) von der Bodenfläche (B) beabstandet ist, bewegbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches System (1) mit einem derartigen Basismodul (10) und ein Verfahren zum Betrieb des medizinischen Systems (1).A base module (10) for a mobile medical system (1), which is designed to cover distances autonomously or semi-autonomously, comprises a chassis having a plurality of rolling bodies (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) (12). The rolling bodies (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) are rotatably mounted about axes of rotation (R) and can be adjusted in the vertical direction (V) by means of adjusting devices (15) such that each rolling body (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) between a first position in which the respective rolling body (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) is in contact with a floor surface (B) and a second position in which the respective rolling body (18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H) is spaced from the floor surface (B), is movable. The invention also relates to a medical system (1) with such a base module (10) and a method for operating the medical system (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Basismodul für ein mobiles medizinisches System, das zur autonomen und/oder semi-autonomen Fortbewegung ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner das zum autonomen oder semi-autonomen Zurücklegen von Wegstrecken ausgebildete medizinische System und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen mobilen medizinischen Systems. Das medizinische System stellt eine Plattform allgemeiner Art dar, die insbesondere als Basis zum Transport von Bildgebungseinrichtungen, medizinischer Ausrichtung und/oder Lasten, insbesondere in einer klinischen Umgebung, dient.The present invention relates to a basic module for a mobile medical system which is designed for autonomous and / or semi-autonomous locomotion. The present invention also relates to the medical system designed for the autonomous or semi-autonomous covering of distances and a method for operating such a mobile medical system. The medical system represents a platform of a general type that serves in particular as a basis for transporting imaging devices, medical alignment and / or loads, in particular in a clinical environment.
Der Megatrend der Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung hält nicht nur im Bereich der Industrie Einzug (Stichwort: Industrie 4.0), sondern spiegelt sich auch bei der Weiterentwicklung von medizinischen Abläufen, klinischen Verfahren und Medizingeräten, insbesondere von bildgebenden Einrichtungen, wieder. Diese Entwicklung wird allgemein mit den Schlagworten Digital Hospital oder Hospital 2.0 bezeichnet.The megatrend of electrification, automation and digitization is not only finding its way into industry (keyword: Industry 4.0), but is also reflected in the further development of medical processes, clinical procedures and medical devices, especially imaging facilities. This development is generally referred to by the keywords Digital Hospital or Hospital 2.0.
Im Bereich der Medizintechnik sind mobile medizinische Systeme, beispielsweise mobile Bildgebungsanlagen, bekannt, die dazu ausgebildet sind, Wege bzw. Wegstrecken, beispielsweise innerhalb eines Krankenhauses, autonom oder teil-autonom zurückzulegen. So ist beispielsweise aus
Neben derartigen mobilen medizinischen Systemen werden u. a. Maßnahmen vorgeschlagen, die beispielsweise die Optimierung und Digitalisierung von bestehenden Steuerungsabläufen für solche medizinischen Systeme betreffen. So beschreibt
Der Großteil der in Krankenhäusern, Medizinzentren und Praxen installierten medizinischen Systeme ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt tatsächlich noch nicht dazu ausgebildet, Wegstrecken autonom oder teil-autonom zurückzulegen. Selbst robotergestützte medizinische Systeme sind überwiegend fest installiert, wobei diese trotz der festen Installation ein hohes Maß an Freiheitsgraden der gesteuerten Bewegung bieten können.
Das medizinische System der
Aus
Handelsübliche medizinische Bildgebungseinrichtungen bzw. Bildgebungsmodalitäten oder Patientenliegen sind im Allgemeinen nicht zur autonomen oder teil-autonomen Fortbewegung ausgebildet, sondern müssen vielmehr von einem Benutzer manuell an den jeweiligen Einsatzort gebracht werden. Während die Person das mobile Gerät händisch verfährt, ist Arbeitskraft gebunden, insbesondere können von dieser Person keine anderen, insbesondere keine medizinische relevante, Aufgaben wahrgenommen werden.Commercially available medical imaging devices or imaging modalities or patient beds are generally not designed for autonomous or partially autonomous locomotion, but rather have to be brought manually to the respective place of use by a user. While the person moves the mobile device manually, it is a worker bound, in particular no other, in particular no medical-relevant, tasks can be performed by this person.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes medizinisches System, welches zum autonomen oder semi-autonomen Zurücklegen von Wegstrecken ausgebildet ist, anzugeben. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Basismodul mit einem Fahrwerk für ein derartiges medizinisches System und ein Verbessertes Verfahren zum Betrieb eines derartigen medizinischen Systems anzugeben.It is the object of the present invention to specify an improved medical system which is designed for the autonomous or semi-autonomous covering of distances. In particular, it is the object of the present invention to specify a base module with a chassis for such a medical system and an improved method for operating such a medical system.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Basismodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein medizinisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren zum Betrieb des medizinischen Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 15.According to the invention, this object is achieved by a base module with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.
Ein Basismodul für ein mobiles medizinisches System, welches dazu ausgebildet ist, Wegstrecken autonom oder semi-autonom zurückzulegen, umfasst ein mehrere Abrollkörper aufweisendes Fahrwerk. Die Abrollkörper sind um Rotationsachsen drehbar gelagert und mittels Verstelleinrichtungen in vertikaler Richtung derart verstellbar, dass jeder Abrollkörper zwischen einer ersten Position, in der der jeweilige Abrollkörper in Kontakt zu einer Bodenfläche steht, und einer zweiten Position, in der der jeweilige Abrollkörper von der Bodenfläche beabstandet ist, bewegbar ist.A basic module for a mobile medical system, which is designed to cover distances autonomously or semi-autonomously, comprises a chassis having a plurality of rolling bodies. The rolling bodies are rotatably mounted about axes of rotation and adjustable in the vertical direction by means of adjusting devices such that each rolling body is between a first position in which the respective rolling body is in contact with a floor surface and a second position in which the respective rolling body is spaced from the floor surface is movable.
Die vorliegende Erfindung stellt eine alternative, verhältnismäßig einfach aufgebaute und modular ausgestaltete Baukastenlösung für ein autonom oder teil-autonom (auch: semi-autonom) bewegbares bzw. verfahrbares medizinisches System bereit. Das vorstehend genannte Basismodul dient zur Fortbewegung des modular aufgebauten medizinischen Systems. Durch die Verstellbarkeit der Abrollkörper in vertikaler Richtung können auf einfache Weise verschiedene Fahrmanöver, insbesondere auf engem Raum, durchgeführt werden. Abrollkörper, die die Durchführung des jeweiligen Fahrmanövers behindern oder beeinträchtigen würden, werden entsprechend automatisch eingezogen, so dass diese keinen Kontakt mehr zur Bodenfläche haben. Auf diese Weise kann auf mechanisch komplexe Bauteile, wie etwa omnidirektionale Räder bzw. Mecanum-Räder, verzichtet werden.The present invention provides an alternative, comparatively simply structured and modularly designed construction kit solution for an autonomously or partially autonomously (also: semi-autonomously) movable or displaceable medical system. The above-mentioned basic module is used for locomotion of the modular medical system. Due to the adjustability of the rolling bodies in the vertical direction, various driving maneuvers, in particular in a confined space, can be carried out in a simple manner. Rolling bodies that would hinder or impair the performance of the respective driving maneuver are automatically drawn in accordingly so that they no longer have any contact with the ground surface. In this way, mechanically complex components, such as omnidirectional wheels or Mecanum wheels, can be dispensed with.
Das erfindungsgemäße medizinische System kann beispielsweise als mobile Plattform für Bildgebungseinrichtungen, wie etwa C-Bogenröntgengeräte, Computertomographen, Ultraschalleinrichtungen, und/oder für medizinische Ausrüstung, Patientenliegen oder Ähnliches Anwendung finden. Das medizinische System kann in möglichen Ausgestaltungen eine kosteneffiziente Variante einer mobilen Plattform für Medizincontainer oder Ähnliches darstellen, die modular und bedarfsorientiert, d.h. je nach momentanem Einsatz, bestückt werden. Das medizinische System ist somit vielfältig einsetzbar.The medical system according to the invention can be used, for example, as a mobile platform for imaging devices, such as C-arm x-ray devices, computer tomographs, ultrasound devices, and / or for medical equipment, patient beds or the like. In possible configurations, the medical system can represent a cost-efficient variant of a mobile platform for medical containers or the like, which can be equipped in a modular and demand-oriented manner, i.e. depending on the current use. The medical system can therefore be used in many ways.
Das medizinische System ist vorwiegend für den Einsatz in einer klinischen Umgebung (Krankenhaus, Medical Center, Praxis, etc.) vorgesehen und im Sinne des modularen Baukastenprinzips für verschiedenste Anwendungen einsetzbar, beispielsweise für Bildgebungseinrichtungen, wie etwa C-Bögen, Computertomographen oder Ultraschalleinrichtungen, und/oder für medizinische Ausrüstung, Patientenliegen oder Ähnliches. In anderen Ausgestaltungen dient das medizinische System beispielsweise als mobiler Trolley. Zusammenfassend gesprochen stellt das medizinische System eine verfahrbare bzw. bewegbare, respektive hinsichtlich ihres Ortes verlagerbare, Plattform dar, um Anordnungen mit größerer Masse (insbesondere bildgebende Modalitäten, aber auch andere Arten von schweren mobilen klinischen Tischen, Schränken oder Aufbewahrungsbehältnissen) autonom oder zumindest teil-autonom zwischen zumindest zwei Orten zu bewegen.The medical system is primarily intended for use in a clinical environment (hospital, medical center, practice, etc.) and can be used for a wide variety of applications in terms of the modular construction principle, for example for imaging devices such as C-arms, computer tomographs or ultrasound devices, and / or for medical equipment, patient beds or the like. In other configurations, the medical system is used, for example, as a mobile trolley. In summary, the medical system represents a movable or movable platform, or a platform that can be shifted with regard to its location, in order to autonomously handle arrangements with a larger mass (in particular imaging modalities, but also other types of heavy mobile clinical tables, cabinets or storage containers) or to move at least partially autonomously between at least two locations.
In Ausgestaltungen sind zumindest zwei Rotationsachsen der Abrollkörper zueinander in einer Anordnung angeordnet, die von einer parallelen oder antiparallelen Anordnung abweicht. Mit anderen Worten weist das Fahrwerk des Basismoduls Abrollkörper mit zumindest zwei verschiedenen Rotationachsen auf, die zueinander in einem Winkel, der von null verschieden ist, orientiert sind.In refinements, at least two axes of rotation of the rolling bodies are arranged in relation to one another in an arrangement which deviates from a parallel or anti-parallel arrangement. In other words, the chassis of the base module has rolling bodies with at least two different axes of rotation which are oriented to one another at an angle that is different from zero.
In Ausgestaltungen sind zumindest zwei Rotationsachsen der Abrollkörper zueinander in einem stumpfen, insbesondere rechten, Winkel angeordnet. Das Fahrwerk des Basismoduls weist insbesondere unterschiedlich ausgerichtete Abrollkörper auf, die beispielsweise der Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des medizinischen Systems und einer seitlichen Bewegung des medizinischen Systems dienen.In refinements, at least two axes of rotation of the rolling bodies are arranged at an obtuse, in particular right, angle to one another. The chassis of the base module has, in particular, differently oriented rolling bodies which are used, for example, to move the medical system forwards or backwards and to move the medical system sideways.
In Ausgestaltungen bilden die Rotationsachsen der Abrollkörper des Fahrwerks zumindest eine umlaufende, insbesondere rechteckige oder quadratische, Anordnung. Derartige Anordnungen sind mechanisch sehr stabil.In refinements, the axes of rotation of the rolling bodies of the chassis form at least one circumferential, in particular rectangular or square, arrangement. Such arrangements are mechanically very stable.
In Ausgestaltungen sind die Abrollkörper jeweils paarweise um die Rotationsachsen drehbar gelagert. Mit anderen Worten sind um jede Rotationsachse zumindest zwei Abrollkörper konzentrisch angeordnet, um die Stabilität des Fahrwerks zu verbessern. Auf diese Weise wird eine hinreichende Stabilität auch dann sichergestellt, wenn beispielsweise ein Abrollkörper zur Durchführung eines bestimmten Fahrmanövers eingezogen werden muss und somit keinen Kontakt mehr zur Bodenfläche hat.In refinements, the rolling bodies are each mounted in pairs so that they can rotate about the axes of rotation. In other words, at least two rolling bodies are arranged concentrically around each axis of rotation in order to improve the stability of the chassis. In this way, sufficient stability is also ensured if, for example, a rolling element has to be drawn in to carry out a certain driving maneuver and thus no longer has any contact with the ground surface.
In Ausgestaltungen ist die Verstelleinrichtung als einstellbarer Stoßdämpfer, insbesondere Gasdruckstoßdämpfer, ausgeführt.In refinements, the adjustment device is designed as an adjustable shock absorber, in particular a gas pressure shock absorber.
In Ausgestaltungen sind die Abrollkörper im Wesentlich zylindrisch ausgeführt. Die Abrollkörper weisen beispielsweise einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf. Alternativ dazu weisen die Abrollkörper in Ausgestaltungen eine Bombierung auf, insbesondere derart, dass sich der Durchmesser des Abrollkörpers endseitig verjüngt.In refinements, the rolling bodies are designed to be essentially cylindrical. The rolling bodies have, for example, an essentially constant diameter. As an alternative to this, the rolling elements have a crown in embodiments, in particular such that the diameter of the rolling element tapers at the end.
In Ausgestaltungen weist das Basismodul eine Vibrationssensorik zur Erfassung von Vibrationen, insbesondere von während der Fahrt auftretenden Vibrationen, auf. Die Vibrationssensorik weist beispielsweise geeignet ausgebildete Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Vibrationen auf.In refinements, the base module has a vibration sensor system for detecting vibrations, in particular vibrations that occur while driving. The vibration sensor system has, for example, suitably designed acceleration sensors for detecting the vibrations.
In Ausgestaltungen weist das Basismodul eine Beschleunigungssensorik zur Erfassung von Beschleunigungen, insbesondere Kollisionen, auf. Die Beschleunigungssensorik weist beispielsweise geeignet ausgebildete Beschleunigungssensoren, insbesondere zur Erfassung von Kollisionen mit bewegten oder unbewegten Objekten, auf.In refinements, the base module has an acceleration sensor system for detecting accelerations, in particular collisions. The acceleration sensor system has, for example, suitably designed acceleration sensors, in particular for detecting collisions with moving or stationary objects.
Die Erfindung betrifft ferner das vorstehend bereits genannte medizinische System. Das Medizinisches System ist dazu ausgebildet, Wegstrecken autonom oder semi-autonom zurückzulegen und umfasst
- das bereits beschriebene Basismodul,
- ein Umgebungserfassungsmodul, welches eine zur Erfassung der Umgebung des medizinischen Systems ausgebildete Umgebungssensorik aufweist und
- ein Steuerungsmodul zur Steuerung der Fortbewegung des Basismoduls unter Berücksichtigung der mittels des Umgebungserfassungsmoduls sensorisch erfassten Umgebung des medizinischen System.
- the already described basic module,
- an environment detection module which has an environment sensor system designed to detect the environment of the medical system and
- a control module for controlling the movement of the base module, taking into account the surroundings of the medical system that are sensed by means of the surroundings detection module.
Die autonome oder zumindest teil-autonome Bewegung wird dadurch realisiert, dass das medizinische System eine Trägerplattform für mehrere zusammenschaltbare Module (auch: Baukastenmodule) darstellt. Das medizinische System umfasst in Ausgestaltungen ein Antriebsmodul, welches durch das vorstehend beschriebene Basismodul implementiert ist. Das Basismodul dient zumindest überwiegend für die rein mechanische Fortbewegung des medizinischen Systems und umfasst eine relativ einfache und robuste Mechanik, welche eine Fortbewegung des medizinischen Systems auf konstruktiv einfach gestalteten Abrollkörpern ermöglicht.The autonomous or at least partially autonomous movement is realized in that the medical system represents a carrier platform for several interconnectable modules (also: modular modules). The medical system includes in Refinements of a drive module which is implemented by the basic module described above. The base module is used at least predominantly for the purely mechanical movement of the medical system and comprises a relatively simple and robust mechanism which enables movement of the medical system on unrolling bodies of simple design.
Das medizinische System weist ferner das Umgebungserfassungsmodul auf, welches in Ausgestaltungen mehrere Geber/Fühler und beispielsweise weitere, verschiedenartige Sensorelemente (z.B. Video/Kamera, LIDAR, Nahfeldradar, Weitfeldradar, etc.) umfasst und zum Erfassen des Umfelds des medizinischen Systems ausgebildet sind.The medical system also has the environment detection module, which in embodiments includes several transmitters / sensors and, for example, further, different types of sensor elements (e.g. video / camera, LIDAR, near-field radar, wide-field radar, etc.) and are designed to detect the environment of the medical system.
Das medizinische System weist ferner das Steuerungsmodul auf, welches dazu vorgesehen ist, Informationen aus dem Umgebungserfassungsmodul intern zu verarbeiten und/oder zu qualifizieren. Das Steuerungsmodul generiert beispielsweise in Abhängigkeit dieser Informationen Fahrsteuerungsbefehle, die es an das Basismodul zur Steuerung der Fortbewegung des medizinischen Systems weiterleitet.The medical system also has the control module, which is provided to internally process and / or qualify information from the environment detection module. The control module generates travel control commands as a function of this information, for example, which it forwards to the base module for controlling the movement of the medical system.
Um eine Autonomie bzw. Autarkie von etwaig vorhandenen elektrischen Versorgungsnetzen zu erhalten, umfasst das medizinische System in Ausgestaltungen optional ein Energiespeichermodul, welches die Strom- und Spannungsversorgung für die bereits genannten Baukastenmodule zur Verfügung stellt.In order to obtain autonomy or self-sufficiency from any existing electrical supply networks, the medical system optionally includes an energy storage module in embodiments, which provides the power and voltage supply for the aforementioned modular modules.
Das Basismodul, das Umgebungserfassungsmodul, das gegebenenfalls optional vorgesehene Energiespeichermodul und das Steuerungsmodul werden im Folgenden zusammenfassend als Module (auch: Baukastenmodul) des medizinischen Systems bezeichnet. Diese Module sind in Ausgestaltungen interkommunikations- und netzwerkfähig ausgeführt. Hierzu sind die Module beispielsweise mit geeigneten Schnittstellen versehen, die zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation, insbesondere in Echtzeit, ausgebildet sind. Die Schnittstellen umfassen beispielsweise ein internes Bussystem, das insbesondere durch ein Ethernet, einen CAN-Bus oder durch ein anderes für medizinische Anwendungen geeignetes Feldbussystem realisiert ist. Das Ethernet, der CAN-Bus und/oder das Feldbussystem ist in Ausgestaltungen echtzeitfähig, so dass die Module miteinander in Echtzeitkommunikation treten können. Die Module weisen in Ausgestaltungen ein oder mehrere Microchips, Prozessoren, Controller und/oder anderweitige Elektronikkomponenten auf, die zur Durchführung von digitalen Operationen ausgebildet sind. Die Module weisen in Ausgestaltungen ferner Speicher, insbesondere nicht-flüchtige Speicher, und Arbeitsspeicher, insbesondere flüchtige Arbeitsspeicher, auf. Auf allen Modulen 10, 20, 30, 40 sind in Ausgestaltungen Betriebssysteme (engl.: operating system, OS) und/oder weitere Softwarepakete, insbesondere in den jeweilig nicht-flüchtigen Speichern, installiert. Die Module sind in Ausgestaltungen eigendiagnosefähig und beispielsweise dafür eingerichtet, Zustände über ihre Funktionsweise abzulegen und insbesondere im Rahmen einer Ferndiagnose/Fernwartung an eine Auswerteeinheit oder Basisstation eines externen Netzwerks zu übermitteln. Das externe Netzwerk ist beispielsweise ein drahtgebundenes Netzwerk oder ein Drahtlosnetzwerk oder weist sowohl drahtgebundenen Subnetze als auch drahtlose Subnetze auf. Das interne Netzwerk bzw. Bussystem weist beispielsweise einen für Ferndiagnose und/oder Fernwartung eingerichteten Zugangsport in eine Cloud-Anwendung auf.The base module, the environment detection module, the optionally provided energy storage module and the control module are collectively referred to below as modules (also: modular module) of the medical system. These modules are designed to be capable of intercommunication and networks. For this purpose, the modules are provided, for example, with suitable interfaces that are used for wireless or wired communication, in particular in Real time, are trained. The interfaces include, for example, an internal bus system that is implemented in particular by an Ethernet, a CAN bus or by another field bus system suitable for medical applications. The Ethernet, the CAN bus and / or the field bus system is real-time capable, so that the modules can communicate with one another in real time. In configurations, the modules have one or more microchips, processors, controllers and / or other electronic components that are designed to carry out digital operations. In embodiments, the modules also have memories, in particular non-volatile memories, and main memories, in particular volatile main memories. Operating systems (OS) and / or further software packages, in particular in the respective non-volatile memories, are installed in configurations on all
In Ausgestaltungen erfolgt die Versorgung des medizinischen Systems mit Energie mittels des vorstehend bereist genannten Energiespeichermoduls. Das Steuerungsmodul ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Fortbewegung des Basismoduls unter Berücksichtigung des Energie- bzw. Ladezustands des Energiespeichermoduls zu steuern.In embodiments, the medical system is supplied with energy by means of the energy storage module already mentioned above. The control module is preferably designed to control the movement of the base module, taking into account the energy or charge state of the energy storage module.
In Ausgestaltungen weist das Steuerungsmodul eine Benutzerschnittstelle auf und ist zur Sprachsteuerung und/oder Gestensteuerung ausgebildet. Die Benutzerschnittstelle weist vorzugsweise entsprechend ausgestaltete Erfassungsgeräte, wie etwa Mikrofone, optische Sensoren und/oder Kameras auf. Im Steuerungsmodul ist vorzugsweise eine Software zur Spracherkennung und/oder zur Gestenerkennung implementiert.In refinements, the control module has a user interface and is used for voice control and / or gesture control educated. The user interface preferably has appropriately designed detection devices, such as microphones, optical sensors and / or cameras. Software for speech recognition and / or gesture recognition is preferably implemented in the control module.
In Ausgestaltungen ist das medizinische System dazu ausgebildet, eine Bildgebungseinrichtung, medizinische Ausrüstung, eine Patientenliege und/oder anderweitige Lasten zu tragen und fortzubewegen. Derartige Komponenten können beispielsweise an einer Trägerplattform des medizinischen Systems lösbar befestigt oder fest installiert sein.In refinements, the medical system is designed to carry and move an imaging device, medical equipment, a patient bed and / or other loads. Such components can, for example, be releasably attached or permanently installed on a carrier platform of the medical system.
Bei einem Verfahren zum Betrieb des vorstehend beschriebenen medizinischen Systems generiert das Steuerungsmodul zur Steuerung der Fortbewegung Fahrsteuerbefehle und übermittelt diese zur Ausführung an das Basismodul. Die Ausführung zumindest eines der Fahrsteuerbefehle durch das Basismodul beinhaltet das Verstellen zumindest eines der Abrollkörper in vertikaler Richtung. Auf diese Weise können Abrollkörper, die die Durchführung des entsprechenden Fahrmanövers behindern würden, in vertikaler Richtung so verstellt werden, dass diese keinen Kontakt mehr zur Bodenfläche, auf der sich das medizinische System fortbewegt, haben. Das Verstellen der jeweiligen Abrollkörper in vertikaler Richtung erfolgt in Abhängigkeit des auszuführenden Fahrmanövers bevorzugt automatisch.In a method for operating the medical system described above, the control module for controlling the locomotion generates travel control commands and transmits these to the base module for execution. The execution of at least one of the travel control commands by the base module includes the adjustment of at least one of the rolling bodies in the vertical direction. In this way, roll-off bodies that would hinder the implementation of the corresponding driving maneuver can be adjusted in the vertical direction in such a way that they no longer have any contact with the floor surface on which the medical system is moving. The adjustment of the respective rolling bodies in the vertical direction is preferably carried out automatically as a function of the driving maneuver to be carried out.
In Ausgestaltungen erfolgt die Generierung der Fahrsteuerbefehle in Abhängigkeit von Daten einer Vibrationssensorik, die insbesondere indikativ für während der Fahrt auftretende Vibrationen sind. Die Daten des Vibrationssensorik stellen somit einen Indikator für Erschütterungen und Vibrationen dar und/oder enthalten Informationen über während der Fahrt auftretende Vibrationen. Dies lässt insbesondere Rückschlüsse über die Beschaffenheit der Bodenfläche zu, auf der sich das medizinische System fortbewegt.In refinements, the driving control commands are generated as a function of data from a vibration sensor system, which are particularly indicative of vibrations that occur while driving. The data from the vibration sensor system thus represent an indicator for shocks and vibrations and / or contain information about vibrations occurring while driving. In particular, this allows conclusions to be drawn about the nature of the floor surface on which the medical system is moving.
In Ausgestaltungen erfolgt die Generierung der Fahrsteuerbefehle in Abhängigkeit von Daten einer Beschleunigungssensorik, die insbesondere indikativ für während der Fahrt auftretende Beschleunigungen sind. Die Daten des Beschleunigungssensorik stellen beispielsweise einen Indikator für möglicherweise aufgetretene Kollisionen mit bewegten oder unbewegten Objekten dar und können insbesondere dazu verwendet werden, um einen automatischen Nothalt des medizinischen Systems zu implementieren.In refinements, the driving control commands are generated as a function of data from an acceleration sensor system, which are in particular indicative of accelerations occurring while driving. The data from the acceleration sensor system represent, for example, an indicator of any collisions that may have occurred with moving or immobile objects and can in particular be used to implement an automatic emergency stop of the medical system.
In Ausgestaltungen erfolgt die Generierung der Fahrsteuerbefehle in Abhängigkeit von qualifizierten Umgebungsdaten, die insbesondere indikativ für das Umfeld des medizinischen Systems sind. Die qualifizierten Umgebungsdaten stellen beispielsweise einen Indikator für in der mittelbaren und/oder unmittelbaren Umgebung des medizinischen Systems vorhandene Objekte. Die Berücksichtigung der qualifizierten Umgebungsdaten ist für die Wegplanung maßgeblich und ermöglicht insbesondere das autonome bzw. semi-autonome Planen und Zurücklegen von Wegstrecken, insbesondere innerhalb einer klinischen Umgebung oder einer Feldumgebung.In refinements, the driving control commands are generated as a function of qualified environmental data, which are particularly indicative of the surroundings of the medical system. The qualified environmental data represent, for example, an indicator for objects present in the immediate and / or immediate surroundings of the medical system. The consideration of the qualified environmental data is decisive for route planning and enables in particular the autonomous or semi-autonomous planning and covering of routes, in particular within a clinical environment or a field environment.
In Ausgestaltungen erfolgt die Generierung der Fahrsteuerbefehle in Abhängigkeit von Diagnoseprotokollen eines Batteriemanagementsystems, die insbesondere indikativ für einen Ladezustand und/oder einen Verfügbarkeitszustand eines Energiespeichers sind. Derartige Diagnoseprotokolle können insbesondere dazu genutzt werden, die Einsatzfähigkeit des medizinischen Systems vorab zu beurteilen.In refinements, the driving control commands are generated as a function of diagnostic protocols of a battery management system, which are in particular indicative of a state of charge and / or an availability state of an energy store. Such diagnostic protocols can in particular be used to assess the operational capability of the medical system in advance.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf das in den Zeichnungsfiguren gezeigte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:
- Fig. 1:
- den modularen Aufbau eines mobilen medizinischen Systems, das zum autonomen oder semi-autonomen Zurücklegen von Wegstrecken ausgebildet ist;
- Fig. 2:
- das Zusammenwirken der Module bei einem Verfahren zum Betrieb des mobilen medizinischen Systems der
Fig. 1 ; - Fig. 3
- ein mobiles medizinisches System mit einer Bildgebungseinrichtung gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 4
- ein mobiles medizinisches System mit einer Bildgebungseinrichtung gemäß einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 5
- ein mobiles medizinisches System mit einer Patientenliege gemäß einem weiteren möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- Fig. 6
- ein Umgebungserfassungsmodul des mobilen medizinischen Systems in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
- Fig. 7
- ein Energiespeichermodul des mobilen medizinischen Systems in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung.
- Fig. 1:
- the modular structure of a mobile medical system that is designed for autonomous or semi-autonomous traveling of distances;
- Fig. 2:
- the interaction of the modules in a method for operating the mobile medical system of
Fig. 1 ; - Fig. 3
- a mobile medical system with an imaging device according to a possible embodiment of the invention;
- Fig. 4
- a mobile medical system with an imaging device according to a further possible exemplary embodiment of the invention;
- Fig. 5
- a mobile medical system with a patient bed according to a further possible embodiment of the invention;
- Fig. 6
- an environment detection module of the mobile medical system in one possible embodiment of the invention;
- Fig. 7
- an energy storage module of the mobile medical system in one possible embodiment of the invention.
Identische oder einander entsprechende Teile oder Komponenten sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or corresponding parts or components are provided with the same reference symbols in all figures.
Die Trägerplattform 3 stellt die Basis für ein Baukasten- bzw. Modulkonzept dar, bei dem beispielsweise in einem Innenbereich der Trägerplattform 3 mehrere unterschiedliche Module 10, 20, 30, 40 angeordnet und zusammengeschaltet werden, so dass diese funktional miteinander kommunizieren können.
Bei den Modulen 10, 20, 30, 40 handelt es sich insbesondere um ein Basismodul 10, ein Umgebungserfassungsmodul 20, ein gegebenenfalls optional vorgesehenes Energiespeichermodul 30 und ein Steuerungsmodul 40.The
Nähe des Bodens befindet sich das Basismodul 10 mit einem Fahrwerk 12 und einem, beispielsweise elektrischen, Antrieb 14. Das Fahrwerk 12 umfasst mehrere motorisch angetriebene oder antreibbare Antriebsmittel 16, die als im Wesentlichen zylindrische bzw. tonnenförmige Abrollkörper 18 ausgeführt sind. Wie insbesondere in
Die Abrollkörper 18 sind beispielsweise mit einer Gummi-, Linoleum,- oder Kunststoffoberfläche versehen. Linoleum ist in vorteilhafter Weise antistatisch, leicht fungizid und bakteriostatisch, d.h. es hemmt ein etwaiges Bakterienwachstum. Ursache ist die permanente Emission geringer Mengen verschiedener Aldehyde, die aus der so genannten Leinölautoxidation an Luft oder aus der Oxidationsreaktion im Herstellungsprozess stammen. Aus diesem Grund wird Linoleum häufig als Bodenbelag in Gebäuden mit erhöhten Hygieneanforderungen, wie etwa Krankenhäusern oder Arztpraxen, verwendet.The rolling elements 18 are provided, for example, with a rubber, linoleum or plastic surface. Linoleum is advantageously antistatic, slightly fungicidal and bacteriostatic, ie it inhibits any bacterial growth. The cause is the permanent emission of small amounts of different aldehydes from the so-called linseed oil oxidation in air or from the oxidation reaction in the manufacturing process. For this reason, linoleum is often used as a floor covering in buildings with increased hygiene requirements, such as hospitals or medical practices.
Die tonnenförmigen Abrollkörper 18 können in Ausgestaltungen eine Edelstahlkonstruktion aufweisen, welche zur Aufnahme einer Walze, beispielsweise aus Vollgummi, ausgebildet ist. In anderen Ausführungen ist die Edelstahlkonstruktion so ausgeführt, dass in diese Kunststoffrollen einsetzbar sind. Die Kunststoffrollen weisen beispielsweise einen thermoplastischen Polyurethan-Laufbelag auf. Dies erleichtert die Mobilität bzw. die Verfahrbarkeit der Trägerplattform 3 bzw. des medizinischen Systems 1.The barrel-shaped rolling bodies 18 can have a stainless steel construction in configurations which is designed to accommodate a roller, for example made of solid rubber. In other versions, the stainless steel construction is designed so that plastic rollers can be used in these. The plastic rollers have, for example, a thermoplastic polyurethane tread. This facilitates the mobility or the displaceability of the
Die Antriebsmittel 16 sind in einer vergleichsweise einfachen Antriebsmechanik angeordnet, welche eine Fortbewegung auf den Abrollkörpern 18 ermöglicht.The drive means 16 are arranged in a comparatively simple drive mechanism which enables movement on the rolling elements 18.
Ecken und Kanten der Abrollkörper 18 sind in Ausgestaltungen in vorteilhafter Weise abgerundet ausgebildet. Die einfache geometrische Formgebung der im Wesentlichen tonnen- bzw. zylinderförmigen Abrollkörper 18 ermöglicht eine einfache Reinigung, insbesondere mittels gängiger Desinfektionschemikalien.Corners and edges of the rolling elements 18 are advantageously rounded in configurations. The simple geometric shape of the essentially barrel-shaped or cylindrical rolling elements 18 enables simple cleaning, in particular by means of common disinfecting chemicals.
Die Trägerplattform 3 ist beispielsweise dazu ausgebildet, eine Bildgebungseinrichtung 100 (auch: Bildgebungsmodalität), weitere medizinische Ausrüstung 102 und/oder zusätzliche medizinische Lasten 104 und/oder weitere Behältnisse bzw. Container zu tragen. Diese Komponenten sind beispielswiese mittels Spann- und/oder Clip-Schnellverschlüssen an der Trägerplattform 3 befestigbar.The
In Ausgestaltungen, bei denen keine Bildgebungseinrichtung 100 an der Trägerplattform 3 des modularen medizinischen Systems 1 angebracht ist, kann das medizinische System 1 beispielsweise zum Transport von Containern eingesetzt werden, insbesondere um mit Körperflüssigkeiten kontaminierte Chirurgie- und/oder Operationsprodukte oder Hilfsmittel zu transportieren. Die Container sind beispielsweise mittels Spann- und/oder Clip-Schnellverschlüssen an der Trägerplattform 3 lösbar befestigbar.In configurations in which no
Das mobile medizinische System 1 umfasst ferner das Umgebungserfassungsmodul 20 zum Erfassen der Umgebung, insbesondere der stationären Umgebung und von stationärer und/oder bewegter Objekte im Umfeld des medizinischen System 1. Das Umgebungserfassungsmodul 20 dient ferner zur Planung des Fahrweges. Das optionale Energiespeichermodul 30 dient zur Versorgung der Module 10, 20, 30, 40 mit Energie, insbesondere elektrischer Energie, und das Steuerungsmodul 40 zur Steuerung und/oder Regelung der Fortbewegung unter Berücksichtigung der, insbesondere sensorisch erfassten, Umgebung des medizinischen System 1 und des Energie- bzw. Ladezustands des Energiespeichermoduls 30.The mobile
Die Module 10, 20, 30, 40 sind interkommunikations- und netzwerkfähig ausgeführt. Hierzu sind die Module 10, 20, 30, 40 mit geeigneten Schnittstellen versehen, die zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation, insbesondere in Echtzeit, ausgebildet sind. Diese Schnittstellen umfassen beispielsweise ein internes Bussystem BS, das insbesondere durch ein Ethernet, einen CAN-Bus oder über ein anderes für medizinische Anwendungen geeignetes Feldbussystem realisiert ist. Das Ethernet, der CAN-Bus und/oder das Feldbussystem ist in Ausgestaltungen echtzeitfähig, so dass die Module 10, 20, 30, 40 miteinander in Echtzeitkommunikation treten können.The
Die Module 10, 20, 30, 40 weisen ein oder mehrere Microchips, Prozessoren, Controller und/oder anderweitige Elektronikkomponenten auf, die zur Durchführung von digitalen Datenoperationen ausgebildet sind. Die Module 10, 20, 30, 40 weisen ferner Speicher, insbesondere nicht-flüchtige Speicher, und Arbeitsspeicher, insbesondere flüchtige Arbeitsspeicher, auf. Auf allen Modulen 10, 20, 30, 40 sind in Ausgestaltungen Betriebssysteme (engl.: operating system, OS) und/oder weitere Softwarepakete, insbesondere in den jeweilig nicht-flüchtigen Speicher, installiert.The
Ähnlich der Bordnetztopologie eines modernen Kraftfahrzeugs sind die Module 10, 20, 30, 40 in Ausgestaltungen dazu ausgebildet, Protokolle austauschen, also insbesondere zu senden und/oder zu empfangen. Die Module 10, 20, 30, 40 sind in Ausgestaltungen als elektronische Steuergeräte ausgestaltet oder umfassen ein oder mehrere elektronische Steuergeräte. Die Steuergeräte sind beispielsweise in den Modulen 10, 20, 30, 40 eingebettet.Similar to the on-board network topology of a modern motor vehicle, the
In Ausgestaltungen erfolgt die Kommunikation der Module 10, 20, 30, 40 untereinander mittels eines sicheren, echtzeitfähigen Bussystems BS, welches Diagnoseprotokolle unterstützt und zusätzlich für die drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation mit einem weiteren externen Netzwerk eingerichtet ist.In embodiments, the
Die Module 10, 20, 30, 40 sind beispielsweise eigendiagnosefähig und somit dafür eingerichtet, Zustände über ihre Funktionsweise (beispielsweise Fehlercodes oder Fehlerspeichereinträge) im jeweiligen Speicher oder in einem modulinternen Fehlerspeicher oder in einem zum Ablegen von Fehlern vorgesehenen Speicherbereich abzulegen.The
Die Fehlercodes oder Fehlerspeichereinträge sind über Diagnoseprogramme bzw. so genannte Diagnose-Services auslesbar, insbesondere mittels eines so genannten Diagnostic Scan Tools. Insbesondere kann ein so genanntes "P-Code" Tool eingesetzt werden, welches beispielsweise im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) der Automobilindustrie angewendet wird.The error codes or error memory entries can be read out via diagnostic programs or so-called diagnostic services, in particular by means of a so-called diagnostic scan tool. In particular, a so-called “P-code” tool can be used, which is used, for example, in the context of on-board diagnostics (OBD) in the automotive industry.
Die Fehlercodes oder Fehlerspeichereinträge sind mit Hilfe einer externen Auswerteeinheit, wie etwa einem Laptop oder Notebook, auslesbar. Die Fehlercodes oder Fehlerspeichereinträge können, beispielsweise als Antwort auf einen externen Trigger, der etwa im Rahmen einer Ferndiagnose und/oder einer Fernwartung an das jeweilige Modul 10, 20, 30, 40 übertragen wird, an die externe Auswerteeinheit oder an eine Basisstation, die in einem externen Netzwerk angeordnet ist, drahtlos oder drahtgebunden übermittelt werden. Der externe Trigger ist beispielsweise ein so genannter Diagnosejob, der von der externen Auswerteeinheit, insbesondere von einem Notebook oder einem Diagnostic Scan Tool oder dergleichen, abgesendet wird und im internen Netzwerk des medizinischen Systems 1 bzw. der Module 10, 20, 30, 40 ausgeführt wird.The error codes or error memory entries are made with the help of an external evaluation unit, such as a laptop or Notebook, readable. The error codes or error memory entries can, for example, as a response to an external trigger that is transmitted to the
Das externe Netzwerk ist beispielsweise als Drahtlosnetzwerk ausgeführt. Zumindest einige der interkommunikations- und netzwerkfähigen Module 10, 20, 30, 40 sind somit dazu ausgebildet, Protokolle nicht nur über das interne Netzwerk bzw. über das interne Bussystem, insbesondere in Echtzeit, zu kommunizieren, sondern sind auch derart ausgeführt, dass Protokolle auf das externe Netzwerk gesendet und von dort empfangen werden können. Zur Kommunikation mit dem externen Netzwerk weisen die Module 10, 20, 30, 40 bzw. das interne Netzwerk bzw. Bussystem BS zumindest entsprechend ausgebildete drahtlose oder drahtgebundene externe Schnittstellen ES auf.The external network is implemented as a wireless network, for example. At least some of the intercommunication and network-
Die Kommunikation mit dem externen Netzwerk ermöglicht das Einspielen von Software und insbesondere so genannter OTA (engl.: Over-the-air) - Updates einzelner Softwarepakete. Diese Softwarepakete können beispielsweise zum Betrieb des modularen medizinischen Systems 1 fungieren und/oder Teile von medizinischer Anwendersoftware darstellen, insbesondere zum Betrieb der Bildgebungseinheit 100 dienen.Communication with the external network enables software and in particular so-called OTA (over-the-air) updates of individual software packages to be imported. These software packages can function, for example, to operate the modular
Das interne Netzwerk bzw. Bussystem BS weist beispielsweise zumindest einen für Ferndiagnose und/oder Fernwartung eingerichteten Zugangsport in eine Cloud-Anwendung auf. Dies ermöglicht insbesondere einen Abgleich von internen Statusdaten, beispielsweise von Ist-Daten des modularen medizinischen Systems 1 bzw. der Module 10, 20, 30 ,40 "on board", mit externen Normdaten. Bei den externen Normdaten kann es sich beispielsweise um Soll-Daten handeln, die insbesondere in dem externen Netzwerk eines Krankenhauses oder einer ähnlichen medizinischen Einrichtung gespeichert sind. Durch diese Maßnahmen kann eine Fernwartung des medizinischen Systems 1 und deren Komponenten realisiert oder zumindest vorbereitend unterstützt werden und/oder insbesondere die auf der Trägerplattform 3 angeordnete Bildgebungseinrichtung 100 für die prädiktive Instandhaltung (engl.: predictive maintenance) zugänglich gemacht werden. Beispielsweise können Zustandsdaten der Bildgebungseinrichtung 100 aus einer Zentrale abgerufen werden, ohne zeit- und kostenaufwändig einen oder mehrere Servicetechniker in die unmittelbare Nähe der Bildgebungseinrichtung 100 entsenden zu müssen. Dies bringt insbesondere auch Vorteile hinsichtlich der einzuhaltenden Hygienestandards in einer klinischen Umgebung.The internal network or bus system BS has, for example, at least one access port set up for remote diagnosis and / or remote maintenance to a cloud application. This enables in particular a comparison of internal status data, for example, actual data of the modular
Das Basismodul 10 ist maßgeblich für die mechanische Fortbewegung des medizinischen Systems 1 bzw. der ,Trägerplattform 3 vorgesehen. Es weist keine omnidirektionalen Räder, insbesondere keine Mecanum-Räder, auf. Das Fahrwerk 12 des Basismoduls 10 weist eine vergleichsweise einfache Mechanik auf, welche eine Fortbewegung des medizinischen Systems 1 auf konstruktiv einfach gestalteten, abrollenden Abrollkörpern 18 ermöglicht.The
Das Basismodul 10 verfügt über eine Vibrationssensorik 11, welche dazu ausgebildet ist, Vibrationen zu erfassen, die bei der Fahrt des medizinischen Systems 1 entstehen. Die Vibrationssensorik 11 umfasst hierzu beispielsweise einen Beschleunigungssensor.The
Die Vibrationssensorik 11 des Basismoduls 10 ist dazu ausgebildet, Erschütterungen zu erkennen, die während einer Fahrt auftreten. Anhand der erfassten Vibrationen können Rückschlüsse über die Beschaffenheit des Weges bzw. der Fahrbahn herangezogen gezogen werden.The
Wie insbesondere in
Das Basismodul 10 leitet beispielsweise die Daten VD aus der Vibrationssensorik 11 über die vorgenannte Buskommunikation an das Umgebungserfassungsmodul 20 weiter. Alternativ dazu werden die aus der Vibrationssensorik 11 stammenden Daten VD direkt mittels des internen Bussystems BS an das Steuerungsmodul 40 weitergegeben.The
Darüber hinaus verfügt das Basismodul 10 beispielsweise über eine Beschleunigungssensorik 13, die insbesondere dazu ausgebildet ist, Beschleunigungen zu erfassen, die beim Fahren entstehen. Diese Beschleunigungssensorik 13 umfasst in Ausgestaltungen zumindest einen Beschleunigungssensor, der insbesondere eine andere Bauform aufweist, als der Beschleunigungssensor der vorgenannten Vibrationssensorik 11.In addition, the
Die Beschleunigungssensorik 13 des Basismoduls 10 ist insbesondere dazu ausgebildet, zu erfassen, wenn eine Fahrt abrupt stoppt oder startet. Dies kann als Maß für etwaige Zusammenstöße des medizinischem Systems 1 mit anderen bewegten oder unbewegten Objekten, wie etwa Personen, Gegenständen, Wänden, Mauern oder ähnlichem, herangezogen werden.The
Das Basismodul 10 ist dazu ausgebildet, die Daten BD aus der Beschleunigungssensorik 13 über die vorgenannte Buskommunikation an das Umgebungserfassungsmodul 20 weiterzugeben. Alternativ ist das Basismodul 10 dazu ausgebildet, die von der Beschleunigungssensorik 13 erfassten Daten direkt intern mittels Buskommunikation an das Steuerungsmodul 40 weiterzuleiten.The
Das Basismodul 10 weist in Ausgestaltungen eine diskrete elektrische Diagnoseleitung DiagA auf, über die Diagnoseprotokolle, insbesondere eine Zustandsüberwachung des Basismoduls 10, erkannte Zusammenstöße, eine Schlechtwegerkennung oder Ähnliches, an das Steuerungsmodul 40 weitergeben werden können.In embodiments, the
In hierzu alternativen Ausgestaltungen ist keine diskrete Diagnoseleitung vorgesehen. Die Diagnoseprotokolle werden in diesem Fall beispielsweise über die vorstehend beschriebene Buskommunikation, also über das Bussystem BS, gesendet und empfangen.In alternative configurations to this, no discrete diagnosis line is provided. In this case, the diagnostic protocols are sent and received, for example, via the bus communication described above, that is to say via the bus system BS.
Wie insbesondere in
Die gezeigten Walzen stellen exemplarisch die vorgenannten tonnenförmigen Abrollkörper 18 dar. Jeder Abrollkörper 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H ist einzeln antreib- und steuerbar.The rollers shown represent the aforementioned barrel-shaped rolling elements 18 as an example. Each rolling
Jeder Abrollkörper 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H weist beispielsweise in seinem geometrischen Inneren einen drehfest mit dem Basismodul 10 verbundenen elektrischen Antrieb 14 auf, der dazu ausgebildet ist, ein Antriebsmoment bereitzustellen. Der elektrische Antrieb 14 kann sowohl entgegen, als auch, bei entsprechender Ansteuerung, im Uhrzeigersinn drehen. Dadurch kann ein Vorwärts- und Rückwärtsdrehen der Abrollkörper 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H bewirkt werden.Each rolling
Die Abrollkörper 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H sind jeweils paarweise entlang jeweils einer Rotationsachse R ausgerichtet, so dass vier unterschiedliche Rotationachsen R gebildet sind. Die Rotationsachsen R sind beispielsweise zueinander rechtwinklig, insbesondere in einem Rechteck oder in einem Quadrat angeordnet, wobei die Rotationsachsen R beispielsweise jeweils parallel zu Seitenflächen des Basismoduls 10 bzw. der Trägerplattform 3 verlaufen. Das Fahrwerk 12 umfasst demnach vier Fahrachsen für eine Bewegung des medizinischen Systems 1 nach vorne, nach hinten, nach rechts und nach links.The rolling
Die Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H weisen insbesondere in der in
Das vorstehend bereits genannte Antriebskonzept mit acht voneinander unabhängig steuer- und antreibbaren Abrollkörpern 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H ist somit gleichermaßen dazu geeignet, eine Bildgebungseinrichtung 100, insbesondere einen mobilen C-Bogen oder einen Computertomograph mit Gantry 101, oder eine Patientenliege 103 fortzubewegen.The above-mentioned drive concept with eight independently controllable and drivable rolling
Das medizinische System 1 kann wie folgt bewegt werden: Werden beispielsweise die Abrollkörper 18A, 18B und/oder die Abrollkörper 18E, 18F (vgl. insbesondere
Insbesondere aus der Darstellung der
In Ausgestaltungen ist bzw. sind ein oder mehrere Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H über ein Getriebe von einem elektrischen Antrieb 14 angetrieben. Auf diese Weise ist somit ein indirekter Antrieb implementiert.In embodiments, one or more
Für die Fortbewegung des medizinischen Systems 1 mit Hilfe von unabhängig voneinander antreib- und steuerbarer Abrollkörpern 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H ist vorgesehen, dass die Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H in vertikaler Richtung ein- und ausfahrbar sind. Bei einer Bewegung des Basismoduls 10 in eine Richtung, beispielsweise bei der oben beschriebenen Bewegung nach vorne, werden beispielsweise die Abrollkörper 18A, 18B und/oder die Abrollkörper 18E, 18 F angetrieben. Damit dieses Fahrmanövers nicht negativ von den nicht benötigten Abrollkörper 18C, 18D, 18G, 18H beeinträchtigt wird, werden diese Abrollkörper 18C, 18V, 18G, 18H eingefahren. Auf diese Weise wird zudem der Materialabrieb der Abrollkörper 18C, 18D, 18G, 18H minimiert. Hierzu ist beispielsweise eine Verstelleinrichtung 15, insbesondere eine mechatronische Verstelleinrichtung 15, vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, die Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H einzeln in vertikaler Richtung V zu verstellen. Die Verstelleinrichtung 15 weist hierzu beispielsweise ein Gestell und einen Aktuator auf. Die Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H sind typischerweise federnd gelagert, so dass sich der Federweg beim Einziehen der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H in vertikaler Richtung V verkürzt.For the movement of the
Durch Verstellen der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H in vertikaler Richtung V können die während eines bestimmten Fahrmanövers nicht benötigten Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H derart eingezogen werden, dass diese keinen Bodenkontakt mehr aufweisen, so dass Verschleiß vermieden werden kann. Die Verstelleinrichtung 15 ist beispielsweise ein einstellbarer Stoßdämpfer, der als Federwegversteller ausgeführt ist.By adjusting the rolling
Die Verstelleinrichtung 15 ist beispielsweise zum elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Verstellen der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H ausgebildet. Beispielsweise ist die Verstelleinrichtung 15 durch einen regelbareren Gasdruckstoßdämpfer realisiert.The
Mit Hilfe der Verstelleinrichtung 15 kann der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H zwischen einer ersten Position, in der der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H Kontakt zur Bodenfläche B hat, und einer zweiten Position, in der der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H von der Bodenfläche B in vertikaler Richtung V beabstandet ist, bewegt werden.With the aid of the
Vorzugsweise ist jeder der unabhängig voneinander steuerbaren Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H über eine Verstelleinrichtung 15 in vertikaler Richtung verstellbar. Beispielsweise kann jeder Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H über einen separaten, einstellbaren Stoßdämpfer mit dem Basismodul 10 in einer Wirkverbindung stehen.Preferably, each of the independently controllable rolling
Das Umgebungserfassungsmodul 20 (auch: Sensorbasis) umfasst eine Umgebungssensorik 21 mit mehreren Gebern und/oder Fühlern und/oder weiteren Sensoren. Die Umgebungssensorik 21 ist zum Erfassen der Umgebung des medizinischen Systems 1 ausgebildet. Das Umgebungserfassungsmodul 20 verfügt über Umgebungssensoren, welche die Umgebung erfassen können, die sich beim Fahren dynamisch ändert. Die Umgebungssensoren der Umgebungssensorik 21 können unterschiedliche Bauformen aufweisen, und sind beispielsweise als Nahfeldradar-Sensoren, Fernfeldradar- Sensoren, LIDAR (engl.: light detection and ranging) Sensoren oder laserscannende Sensorelemente ausgebildet, vorzugsweise in Kombination mit einer Video- und/oder Kamerasensorik. Um eine präzise Nachfelderkennung zu realisieren, sind beispielsweise alternativ oder zusätzlich Ultraschallsensoren vorgesehen, die am Umgebungserfassungsmodul 20 angeordnet sind oder zumindest mit dem Umgebungserfassungsmodul 20 elektrisch verbunden sind.The environment detection module 20 (also: sensor base) comprises an
Die Umgebungssensorik 21 des Umgebungserfassungsmoduls 20 ist durch das Zusammenspiel von mehreren derartigen Sensoren und/oder Sensorelementen in der Lage, sowohl dynamisch bewegte als auch stationäre Personen und Gegenstände, als Umgebungsinformationen bzw. Rohdaten RD zu erfassen. Diese Rohdaten RD (vgl. insbesondere
Darüber hinaus weist das medizinische System 1 in Ausgestaltungen (vgl. insbesondere
In hierzu alternativen Ausgestaltungen ist keine diskrete Diagnoseleitung vorgesehen. Die Diagnoseprotokolle werden in diesem Fall beispielsweise über die vorstehend beschriebene Buskommunikation, also über das Bussystem BS, gesendet und empfangen.In alternative configurations to this, no discrete diagnosis line is provided. In this case, the diagnostic protocols are, for example, based on the one described above Bus communication, i.e. via the bus system BS, sent and received.
Das, insbesondere optional vorgesehene, Energiespeichermodul 30 (auch: Versorgungsbasis) ist in einer möglichen Ausführungsform in
Das Energiespeichermodul 30 stellt die Strom- und Spannungsversorgung für die Module 10, 20, 30 bereit und weist hierfür mehrere Energiezellen 31 zum Speichern von elektrischer Energie auf. Das Energiespeichermodul 30 ist zur Stromversorgung mit den Module 10, 20, 30 und der gegebenenfalls optional vorhandenen Bildgebungseinrichtung 100 über elektrische Leitungen verbunden L. Die Energiezellen 31 sind beispielsweise als Batterien oder Akkumulatoren ausgeführt und weisen ferner ein internes Steuer- und Regelungssystem, ein so genanntes Batterie- oder Akkumulatormanagementsystem BMS auf. Das Batteriemanagementsystem BMS ist insbesondere dazu ausgebildet, den Ladezustand (engl.: state-of-charge, SOC) und den Verfügbarkeitszustand (engl.: state-of-health, SOH) der Energiezellen 31 ermitteln, bevorzugt in Echtzeit, so dass stets interne und aktuelle Informationen über eine Restlaufzeit des Energiespeichermoduls 30 verfügbar sind.The
Der Ladezustand kann, wie insbesondere in
Der Verfügbarkeitszustand ist ein Maß für die Fähigkeit der Energiezellen 31 "on board", ihre spezifizierte Leistung zu liefern. Dies ist insbesondere für die Beurteilung der Bereitschaft von Notstromgeräten wichtig und ein Indikator dafür, ob Wartungsmaßnahmen, insbesondere im Rahmen der vorgenannten Predictive Maintenance erforderlich sind.The availability state is a measure of the ability of the
Das Batterie-Management-System BMS ist in Ausgestaltungen dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Zellenschutz zu implementieren. Dieser Zellenschutz dient zur Einhaltung der Auslegungsgrenzen der Energiezellen 31. Ein Betrieb einer Energiezelle 31 außerhalb der vorgegebenen Auslegungsgrenzen führt im Allgemeinen zum Ausfall der entsprechenden Energiezelle 31 und somit zu weiteren Kosten für einen erforderlichen Batteriewechsel.The battery management system BMS is designed in embodiments to implement a method for cell protection. This cell protection is used to comply with the design limits of the
Das Energiespeichermodul 30 weist in Ausgestaltungen weitere Kommunikationsschnittstellen auf, die einem Benutzer oder dem Steuerungsmodul 40 Zugriff ermöglichen, insbesondere um Steuerparameter des Batteriemanagementsystem BMS zu ändern oder eine Diagnose bzw. einen Test des Energiespeichermoduls 30 durchzuführen.In embodiments, the
Über die diskrete elektrische Diagnoseleitung DiagE können Diagnoseprotokolle (z.B. Ladezustand, Verfügbarkeitszustand, Zellenschutz, vorhandene Fehler) beim Betrieb des medizinischen Systems 1 an das Steuerungsmodul 40 weitergeben werden. In hierzu alternativen Ausgestaltungen ist keine diskrete Diagnoseleitung vorgesehen. Die Diagnoseprotokolle werden in diesem Fall beispielsweise über die vorstehend beschriebene Buskommunikation bzw. über das interne Bussystem BS gesendet und empfangen.Diagnostic protocols (eg charge status, availability status, cell protection, existing errors) can be passed on to control
Das Energiespeichermodul 30 umfasst in Ausgestaltungen beispielsweise Energiezellen 31, die als Nickel-Metallhydrit (NiMH) Batterien ausgeführt sind. Alternativ dazu sind die Energiezellen 31 beispielsweise als AGM-Batterien, als Lithium-Ionen-Batterien (LiB) oder als Lithium-Polymer-Akkumulatoren (LiPo) ausgeführt. Die Energiezellen 31 sind zur Leistungs- und Energieskalierung beispielsweise in Parallel- und Serienschaltung angeordnet und in vorteilhafter Weise in Zellpakete bzw. Module und Submodule aufgeteilt.In configurations, the
Um möglichst viele unterschiedliche Lastszenarien bedienen zu können, ist in Ausgestaltungen eine Zusammenschaltung verschiedener Energiezellen 31 vorgesehen. Dies ist in
Das Energiespeichermodul 30 umfasst in Ausgestaltungen eine Brennstoffzelle, insbesondere eine mit Methanol, Butan oder Ähnlichem betreibbare Brennstoffzelle. Entsprechend ist in diesen Ausgestaltungen des im Energiespeichermoduls 30 vorzugsweise eine Steuerung und/oder ein Energiemanagementsystem der Brennstoffzelle implementiert. Eine derartiges Energiespeichermodul 30 ist insbesondere dazu ausgebildet, energieautark in einer Feldumgebung wie etwa einem Feldlazarett in einem Kriegs- oder Katastrophengebiet eingesetzt zu werden. Energieautarkie kann in diesen Fällen entscheidende Vorteile hinsichtlich der Verfügbarkeit des medizinischen Systems 1 bieten.In embodiments, the
Das Energiespeichermodul 30 weist in Ausgestaltungen neben dem Batteriemanagementsystem BMS Alternativen zu handelsüblichen Akkumulatoren oder Batterien mit einer hohen Energiedichte auf. Beispielsweise weist das Energiespeichermodul 30 eine Lithium-Luft Batterie als Energiespeicher auf. Derartige Energiespeicher können eine 5 bis 10-fach höhere Energiedichte als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien aufweisen. In anderen Ausführungen weist das Energiespeichermodul 30 beispielsweise einen Akkumulator auf Siliziumbasis auf, der Anoden aus reinem Silizium umfasst. Gegenüber der gängigen Lithium-Ionen-Technik kann ein derartiger Energiespeicher beispielsweise eine zehnfach erhöhte Energiedichte aufweisen. In anderen Ausführungen weist das Energiespeichermodul 30 beispielsweise so genannte Lithium-Eisenphosphat- Akkumulatoren (LiFeP-Akkumulatoren) oder Lithium-Titanat-Akkumulatoren (Li-Ti- Akkumulatoren) auf. Da das Titanat nicht mit Oxiden aus der negativen Elektrode reagieren kann, kann bei einer derartigen Ausführung das thermische Durchgehen des Akkumulators verhindert werden, u. U. auch bei Vorliegen von mechanischen Schäden. Ein Lithium-Titanat-Akkumulator kann in vorteilhafter Weise bei tiefen Temperaturen, beispielsweise in einem Temperaturbereich von -40 °C bis +55 °C betrieben werden.In embodiments, the
Das Energiespeichermodul 30 umfasst in Ausgestaltungen eine so genannte Redox-Flow-Batterie (RFB), etwa in Form eines Vanadium-Redox-Akkumulators, eines Natriumbromid-Redox-Akkumulators oder eines Zink-Brom-Akkumulators, als Energiespeicher.In embodiments, the
Das Energiespeichermodul 30 umfasst in Ausgestaltungen eine so genannte Feststoffbatterie (auch: Festkörperakkumulator) als Energiespeicher. Derartige Ausführungen weisen eine erhöhte Sicherheit auf, da bei derartigen Feststoffbatterien sowohl beide Elektroden und auch der Elektrolyt aus festem Material bestehen. Insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist eine solche Feststoffbatterie nur relativ schwer entflammbar. In Bezug auf eine Zulassung des medizinischen Systems 1 in einer klinischen Umgebung wie etwa einem Krankenhaus, einem Medical Center, einer Praxis oder Ähnlichem kann die Brennbarkeit des verwendeten Energiespeichers eine wichtige Rolle spielen.In embodiments, the
Das Steuerungsmodul 40 (auch: Kontrollmodul, Steuerungsbasis) ist dazu ausgebildet, Daten bzw. Informationen aus dem Umgebungserfassungsmodul 20 intern zu verarbeiten und/oder zu qualifizieren, in Fahrsteuerbefehle FB umzuwandeln und an das Basismodul 10 weiterzugeben. Das Steuerungsmodul 40 ist ferner für die Erfassung, Verarbeitung und Realisierung sowohl von Benutzerinteraktionen als auch für die Systemüberwachung, Kalibrierung, Interkonnektivität mit klinischen IT-Systemen, wie etwa einem Hospitalinformationssystem (HIS), einem Laborinformationssystem (LIS) oder einem so genannten Picture Archiving or Communication System (PACS) und Datensicherheitsüberwachung verantwortlich.The control module 40 (also: control module, control basis) is designed to internally process and / or qualify data or information from the
Zur Erfassung von Benutzerinteraktionen weist das Steuerungsmodul 40 eine Benutzerschnittstelle 41, die beispielsweise Eingabegeräte, wie etwa einen Touchscreen, eine Tastatur oder eine Einrichtung umfasst, die zur Erfassung und Erkennung von Gesten des Benutzers und/oder Sprachkommandos ausgebildet ist.In order to record user interactions, the
Das Steuerungsmodul 40 ist in Ausgestaltung beispielsweise dazu ausgebildet, folgende Funktionen zu implementieren:
Das Steuerungsmodul 40 umfasst eine leistungsfähige Regel- und Steuerungselektronik, um den teil-autonomen oder autonomen Betrieb des medizinischen Systems 1 bzw. der Trägerplattform 3 zu ermöglichen. Innerhalb des Steuerungsmoduls 40 ist in Ausgestaltungen, wie beispielsweise auch in den übrigen Modulen 10, 20, 30, ein Betriebssystem (OS) installiert. Das Betriebssystem des Steuerungsmoduls 40 ermöglicht die Installation von weiterer Software. In Ausgestaltungen ist eine Wegplanungs- bzw. Navigationssoftware innerhalb der Steuerungsmoduls 40 implementiert.The
Wie insbesondere in
Das Steuerungsmodul 40 übermittelt im Betrieb beispielsweise in Abhängigkeit des virtuellen Abbildes der Umgebung Fahrsteuerbefehle FB an das Basismodul 10 zur Ansteuerung der Antriebsmittel 16. Das Steuerungsmodul 40 ist dazu ausgebildet, die Fortbewegung des medizinischen Systems 1 zu regeln und dabei insbesondere die Umgebung und/oder den Energiezustand des Energiespeichermoduls 30 zu berücksichtigen, welcher beispielsweise wie vorgenannt durch das Batteriemanagementsystem BMS des Energiespeichermoduls 30 ermittelt und über das Bussystem BS dem Steuerungsmodul 40 zur Verfügung gestellt wird.During operation, the
Einige beispielhafte Fahrsteuerbefehle FB können eine Vorwärts-, Rückwärts-, Linksschwenk- (45 Grad), Rechtsschwenk-(45 Grad), Steuerbord- (Fahrtrichtung nach links), Backbord-(Fahrtrichtung nach rechts) Bewegung betreffen.Some exemplary travel control commands FB may relate to a forward, backward, left pan (45 degrees), right pan (45 degrees), starboard (left direction), port (right direction) movement.
In Ausgestaltungen weist das Steuerungsmodul 40 eine so genannte Voice Assistance Funktionalität auf und insbesondere eine dafür ausgelegte Software sowie eine Benutzerschnittstelle 41, die zum Erfassen von menschlicher Sprache ausgebildet ist. Die Benutzerschnittstelle 41 weist hierfür beispielsweise Mikrofone oder Ähnliches auf. Die Spracherkennungssoftware ist zur Erkennen zumindest einer Sprache ausgebildet.In refinements, the
Mittels einer solchen Voice Assistance Software ist es möglich, dass Personen, wie etwa Ärzte, Klinikpersonal, medizinisch-technische Assistenten (MTA), Sprachkommandos abgeben, welche die Voice Assistance Funktion erfassen und als solche erkennen kann. Die Sprachkommandos können beispielsweise zu den vorgenannten Fahrsteuerbefehlen FB identisch sein und beispielsweise darin bestehen, dass Worte wie "vorwärts", "linksschwenk 45" (grad), "rechtsschwenk 45" (grad), "rückwärts", "links" (Steuerbord), "rechts" (Backbord) laut ausgesprochen werden. Die Ausführung eines der Fahrsteuerbefehle FB durch das Basismodul 10 beinhaltet beispielsweise das Verstellen zumindest eines der Abrollkörper 18, 18A, 18B, 18C, 18D, 18E, 18F, 18G, 18H in vertikaler Richtung V beinhaltet, so dass das entsprechende Fahrmanöver durchgeführt werden kann.By means of such voice assistance software, it is possible for people, such as doctors, clinic staff, medical-technical assistants (MTA), to issue voice commands which the voice assistance function can detect and recognize as such. The voice commands can, for example, be identical to the aforementioned travel control commands FB and consist, for example, of words such as "forward", "left swivel 45" (degrees), "right swivel 45" (degrees), "backwards", "left" (starboard), pronounced "right" (port) aloud. The execution of one of the driving control commands FB by the
Die Sprachkommandos oder sprachlichen Kommandos werden beim Betrieb des medizinischen Systems 1 beispielsweise innerhalb des Steuerungsmoduls 40 priorisiert gegenüber den intern anhand des virtuellen Abbildes erzeugten Fahrsteuerbefehlen FB abgearbeitet, so dass im Ergebnis der Benutzer (MTA, Arzt, Klinikpersonal) die Bewegung des medizinischen Systems 1 in Ausgestaltungen vollständig anhand von sprachlichen Kommandos steuern kann, anstatt auf die seitens des Steuerungsmoduls 40 generierten Fahrsteuerbefehle FB vertrauen zu müssen.When operating the
Im Kontext der hier vorliegenden Beschreibung kann die Steuerung über sprachliche Kommandos als "teil-autonomer" Betrieb der medizinischen Systems 1 angesehen werden. Vorteilhafterweise verfügt das Steuerungsmodul 40 über ein Steuergeräte-Gateway, d.h. über eine qualifizierte Daten-und/oder Kommunikationsschnittstelle für die Netzwerkkommunikation zwischen dem internen Bussystem BS und einem externen Netzwerk, beispielsweise einem Drahtlosnetzwerk oder einer "Cloud". Aus dem externen Netzwerk können beispielsweise Over-the-air-Updates einzelner Softwarepakete heruntergeladen werden. Auf diese Art und Weise kann auf vorteilhafte Weise das Einspielen von zukünftigen Softwareupdates als Dienstleistungen angeboten werden.In the context of the present description, the control via spoken commands can be viewed as “partially autonomous” operation of the
Die Erfindung betrifft auch das vorteilhafte technische Zusammenwirken und Steuerverfahren der vorgenannten Module 10, 20, 30, 40. Das medizinische System 1 umfasst das Basismodul 10, das Umgebungserfassungsmodul 20 und das Steuerungsmodul 40, optional zusätzlich das Energiespeichermodul 30, um eine autonome oder zumindest teil-autonome Bewegung des medizinischen Systems 1 von einem Ort (beispielsweise einem Krankenhaus, einem Medical Center, einer Praxis, einem Feldlazarett, etc.) zu einem weiteren/nächsten Ort, der vom ersten Ort verschieden ist, zu ermöglichen.The invention also relates to the advantageous technical interaction and control method of the
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht hierdurch eingeschränkt. Andere Variationen und Kombinationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne vom wesentlichen Gedanken der Erfindung abzuweichen.Although the invention has been illustrated and described in more detail with reference to the preferred exemplary embodiments, so the invention is not limited thereby. Other variations and combinations can be derived from this by the person skilled in the art without deviating from the essential concept of the invention.
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